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城市森林林内景观质量定量通用判别技术研究

崔义 刘海轩 吕娇 吴鞠 许丽娟 韦柳端 余玉磊 徐程扬

崔义, 刘海轩, 吕娇, 吴鞠, 许丽娟, 韦柳端, 余玉磊, 徐程扬. 城市森林林内景观质量定量通用判别技术研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(12): 9-23. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200064
引用本文: 崔义, 刘海轩, 吕娇, 吴鞠, 许丽娟, 韦柳端, 余玉磊, 徐程扬. 城市森林林内景观质量定量通用判别技术研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(12): 9-23. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200064
Cui Yi, Liu Haixuan, Lü Jiao, Wu Jü, Xu Lijuan, Wei Liuduan, Yu Yulei, Xu Chengyang. General methods for quantitative assessment of in-forest landscape quality of urban forest[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(12): 9-23. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200064
Citation: Cui Yi, Liu Haixuan, Lü Jiao, Wu Jü, Xu Lijuan, Wei Liuduan, Yu Yulei, Xu Chengyang. General methods for quantitative assessment of in-forest landscape quality of urban forest[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(12): 9-23. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200064

城市森林林内景观质量定量通用判别技术研究

doi: 10.12171/j.1000-1522.20200064
基金项目: 国家林业公益性行业科研专项(20140430102)
详细信息
    作者简介:

    崔义。主要研究方向:城市林业。Email:1048457105@qq.com 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学林学院

    通讯作者:

    徐程扬,教授,博士生导师。主要研究方向:城市林业、生态林与城市森林培育理论与技术等。Email:cyxu@bjfu.edu.cn 地址:同上

  • 中图分类号: S758.8

General methods for quantitative assessment of in-forest landscape quality of urban forest

  • 摘要:   目的  针对城市森林林内景观质量评价研究中存在的理论研究多、评价指标体系不通用等问题,构建区域性通用的林内景观质量评价指标体系,并提出林内景观分级标准,为城市森林结构优化、经营管理和生产实践提供技术支撑。  方法  以城市公园风景游憩林、郊野公园风景游憩林、居住区城市森林、城郊山地风景林等为研究对象,在林分尺度上筛选评价指标,以因子分析法构建林分结构质量综合指数,采用Topsis法结合聚类分析对城市森林林内景观质量等级进行划分。  结果  (1)4种类型的城市森林筛选出15个评价指标用于城市森林林内景观评价,将林内景观分为优、高、中、低4个等级。(2)城市森林林内景观质量评价,核心指标包括乔木树种丰富度、林下物种丰富度、林型、林分整洁度、胸径分化度、郁闭度、观赏器官多样性、色彩季相多样性、单位面积胸高断面积、冠径比等。(3)不同类型城市森林最优景观的指标特点不完全相同。城市公园风景游憩林:相对枝下高最小,径高比较小,冠径比较大,林分整洁度高;居住区城市森林:单位面积胸高断面积最大,相对枝下高最小,冠径比较小,季相丰富度高。郊野公园风景游憩林:单位面积胸高断面积、树高分化度和径高比最大,乔木树种种类最多,观赏器官较多样,多为混交林。城郊山地风景林:郁闭度适中、灌木相对高度最低、林分垂直层次和林下物种较丰富、林分整洁度高。  结论  总体上看,树种组成丰富、适度混交、林内整洁、胸径分化度和郁闭度都适宜的林分和观赏器官较多样,季相富于变化的景观更受人们的喜爱,不同类型城市森林的林分密度和冠径比的最优范围不同。在城市森林经营管理中,建议适当丰富林木树种种类,注重彩色植物和多季相树种的配置,适当调整林分密度,及时修枝、割灌,清除林下杂乱的枯落物和生活垃圾,保持林分整洁,并根据城市森林类型适时采取不同的经营管理措施,以提高其景观质量。
  • 表  1  样地基本信息

    Table  1.   Basic information of sample plots

    样地类型
    Sample plot type
    试验点名称(建成时间)
    Experimental site name (completion year)
    地理位置
    Geographical position
    主要乔木树种
    Main arbor species
    公园
    Park
    八大处公园(1949)
    Badachu Park (1949)
    北京市石景山区
    Shijingshan District, Beijing
    侧柏 Platycladus orientalis、油松 Pinus tabuliformis、刺槐 Robinia pseudoacacia、山桃 Amygdalus davidiana、栾树 Koelreuteria paniculata、蒙桑 Morus mongolica、君迁子 Diospyros lotus、黑弹树 Celtis bungeana、黄栌 Cotinus coggygria
    陶然亭公园(1952)
    Taoranting Park (1952)
    北京市西城区
    Xicheng District, Beijing
    油松 Pinus tabuliformis、圆柏 Sabina chinensis、白皮松 Pinus bungeana、银杏 Ginkgo biloba、小叶杨 Populus simonii、元宝槭 Acer truncatum
    青年湖公园(1960)
    Qingnianhu Park (1960)
    北京市东城区
    Dongcheng District, Beijing
    白皮松 Pinus bungeana、银杏 Ginkgo biloba、国槐 Sophora japonica、圆柏 Sabina chinensis、山楂 Crataegus pinnatifida
    北京朝阳公园(1984)
    Beijing Sun Park (1984)
    北京市朝阳区
    Chaoyang District, Beijing
    国槐 Sophora japonica、毛白杨 Populus tomentosa、栾树 Koelreuteria paniculata、白蜡树 Fraxinus chinensis、刺槐 Robinia pseudoacacia、元宝槭 Acer truncatum、旱柳 Salix matsudana
    双秀公园(1984)
    Shuangxiu Park (1984)
    北京市西城区
    Xicheng District, Beijing
    毛白杨 Populus tomentosa、油松 Pinus tabuliformis
    北京西山国家森林公园(1984)
    Beijing Xishan National Forest Park (1984)
    北京西郊小西山
    Xiaoxishan in the western suburbs of Beijing
    山桃 Amygdalus davidiana、侧柏 Platycladus orientalis、君迁子 Diospyros lotus、油松 Pinus tabuliformis、蒙桑 Morus mongolica、白榆 Ulmus pumila
    鹰山森林公园(1990)
    Yingshan Forest Park (1990)
    北京市丰台区
    Fengtai District, Beijing
    油松 Pinus tabuliformis、侧柏 Platycladus orientalis、白榆 Ulmus pumila、蒙桑 Morus mongolica、君迁子 Diospyros lotus
    菖蒲河公园(2002)
    Changpuhe Park (2002)
    北京市东城区
    Dongcheng District, Beijing
    龙爪槐 Sophora japonica f. pendula、刺槐 Robinia pseudoacacia、白蜡树 Fraxinus chinensis、圆柏 Sabina chinensis、海棠花 Malus spectabilis、银杏 Ginkgo biloba、栾树 Koelreuteria paniculata
    朝来森林公园(2002)
    Chaolai Forest Park (2002)
    北京市朝阳区
    Chaoyang District, Beijing
    旱柳 Salix matsudana、臭椿 Ailanthus altissima、圆柏 Sabina chinensis、白蜡树 Fraxinus chinensis、刺槐 Robinia pseudoacacia、油松 Pinus tabuliformis
    海淀公园(2003)
    Haidian Park (2003)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    毛白杨 Populus tomentosa、旱柳 Salix matsudana、国槐 Sophora japonica、刺槐 Robinia pseudoacacia、西府海棠 Malus × micromalus、银杏 Ginkgo biloba
    马甸公园(2003)
    Madian Park (2003)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    油松 Pinus tabuliformis、栾树 Koelreuteria paniculata、圆柏 Sabina chinensis、臭椿 Ailanthus altissima、白蜡树 Fraxinus chinensis、碧桃 Prunus persica、紫叶李 Prunus cerasifera f. atropurpurea
    奥林匹克森林公园(2005)
    Olympic Forest Park (2005)
    北京市朝阳区
    Chaoyang District, Beijing
    白蜡树 Fraxinus chinensis、国槐 Sophora japonica、旱柳 Salix matsudana、毛白杨 Populus tomentosa、栾树 Koelreuteria paniculata、馒头柳 Salix matsudana var. matsudana f. umbraculifera、刺槐 Robinia pseudoacacia、银杏 Ginkgo biloba、绦柳 Salix matsudana var. matsudana f. pendula
    百旺公园(2006)
    Baiwang Park (2006)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    国槐 Sophora japonica、毛白杨 Populus tomentosa、旱柳 Salix matsudana、杜仲 Eucommia ulmoides、栾树 Koelreuteria paniculata
    玉东郊野公园(2007)
    Yudong Country Park (2007)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    栾树 Koelreuteria paniculata、国槐 Sophora japonica、油松 Pinus tabuliformis、青扦 Picea wilsonii、白皮松 Pinus bungeana、白花泡桐 Paulownia fortunei、栾树 Koelreuteria paniculata、银杏 Ginkgo biloba、龙爪槐 Sophora japonica f. pendula、圆柏 Sabina chinensis
    北京东升八家郊野公园(2007)
    Should’s Ancestral Hall (2007)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    毛白杨 Populus tomentosa、国槐 Sophora japonica、银杏 Ginkgo biloba、山楂 Crataegus pinnatifida、油松 Pinus tabuliformis、旱柳 Salix matsudana、圆柏 Sabina chinensis
    老山城市休闲公园(2008)
    Laoshan Urban Leisure Park (2008)
    北京市石景山区
    Shijingshan District, Beijing
    油松 Pinus tabuliformis、馒头柳 Salix matsudana var. matsudana f. umbraculifera、国槐 Sophora japonica、毛白杨 Populus tomentosa、侧柏 Platycladus orientalis、核桃 Juglans regia、山杏 Armeniaca sibirica
    树村郊野公园(2011)
    Shucun Country Park (2011)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    毛白杨 Populus tomentosa、榆树 Ulmus pumila、国槐 Sophora japonica、柿树 Diospyros kaki
    船营公园(2014)
    Chuanying Park (2014)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    银杏 Ginkgo biloba、元宝槭 Acer truncatum、栾树 Koelreuteria paniculata、旱柳 Salix matsudana、国槐 Sophora japonica、油松 Pinus tabuliformis
    居民小区
    Residential area
    曙光花园−望山园(2001)
    Shuguang Huayuan-Wangshan Yuan (2001)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    国槐 Sophora japonica、毛白杨 Populus tomentosa、一球悬铃木 Platanus occidentalis、臭椿 Ailanthus altissima
    华清嘉园(2002)
    Huaqing Jiayuan (2002)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    一球悬铃木 Platanus occidentalis、千头椿 Ailanthus altissima ‘Qiantou’、三球悬铃木 Platanus orientalis、垂柳 Salix babylonica
    逸成东苑(2003)
    Yicheng Dongyuan (2003)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    银杏 Ginkgo biloba、一球悬铃木 Platanus occidentalis、国槐 Sophora japonica
    拂林园(2003)
    Fulin Yuan (2003)
    北京市朝阳区
    Chaoyang District, Beijing
    国槐 Sophora japonica、垂柳 Salix babylonica、臭椿 Ailanthus altissima、美国红梣 Fraxinus pennsylvanica、杜仲 Eucommia ulmoides、一球悬铃木 Platanus occidentalis、雪松 Cedrus deodara、银杏 Ginkgo biloba、栾树 Koelreuteria paniculata
    观澜国际花园(2003)
    Guanlan Guoji Huayuan (2003)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    臭椿 Ailanthus altissima、一球悬铃木 Platanus occidentalis、二球悬铃木 Platanus acerifolia、国槐 Sophora japonica、垂柳 Salix babylonica、刺槐 Robinia pseudoacacia、雪松 Cedrus deodara、加杨 Populus × canadensis、核桃 Juglans regia
    华冠丽景(2003)
    Huaguan Lijing (2003)
    北京市东城区
    Dongcheng District, Beijing
    银杏 Ginkgo biloba、枫杨 Pterocarya stenoptera、华山松 Pinus armandii、国槐 Sophora japonica、垂柳 Salix babylonica、榆树 Ulmus pumila
    海晟名苑(2003)
    Haisheng Mingyuan (2003)
    北京市东城区
    Dongcheng District, Beijing
    毛泡桐 Paulownia tomentosa、国槐 Sophora japonica、合欢 Albizia julibrissin、垂柳 Salix babylonica
    裕泽园(2004)
    Yuze Yuan (2004)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    银杏 Ginkgo biloba、旱柳 Salix matsudana、白花泡桐 Paulownia fortunei、臭椿 Ailanthus altissima
    云会里金雅园(2004)
    Yunhuili Jinyayuan (2004)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    臭椿 Ailanthus altissima、白榆 Ulmus pumila、刺槐 Robinia pseudoacacia、圆柏 Sabina chinensis、油松 Pinus tabuliformis、栾树 Koelreuteria paniculata、旱柳 Salix matsudana
    大河庄苑(2005)
    Dahe Zhuangyuan (2005)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    梧桐 Firmiana platanifolia、美国红梣 Fraxinus pennsylvanica、国槐 Sophora japonica、垂柳 Salix babylonica、白花泡桐 Paulownia fortunei
    颐慧佳园(2005)
    Yihui Jiayuan (2005)
    北京市海淀区
    Haidian District, Beijing
    二球悬铃木 Platanus acerifolia、一球悬铃木 Platanus occidentalis、银杏 Ginkgo biloba、国槐 Sophora japonica、垂柳 Salix babylonica、五角枫 Acer pictum subsp. mono、臭椿 Ailanthus altissima、梧桐 Firmiana platanifolia、雪松 Cedrus deodara
    林场
    Forest farm
    金海湖风景名胜区林场
    Forest Farm of Jinhai Lake Scenic Area
    北京市平谷区
    Pinggu District, Beijing
    侧柏 Platycladus orientalis、油松 Pinus tabuliformis
    九龙山林场
    Jiulongshan Forest Farm
    北京市门头沟区
    Mentougou District, Beijing
    侧柏 Platycladus orientalis、油松 Pinus tabuliformis、栓皮栎 Quercus variabilis、华北落叶松 Larix gmelinii var. principis-rupprechtii、黄栌 Cotinus coggygria、白蜡树 Fraxinus chinensis
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    表  2  4种类型城市森林样地概况

    Table  2.   Main information of sample plots of four types of urban forests

    城市森林类型
    Type of urban forest
    样地数量
    Sample plot number
    林分密度/(株·hm−2)
    Stand density/(tree·ha−1)
    胸径
    DBH/cm
    树高
    Tree height/m
    冠幅
    Crown width/m
    城市公园风景游憩林
    Scenic-recreational forest of urban park
    56 350 ~ 1 367 4.0 ~ 37.9 1.9 ~ 18.0 1.5 ~ 7.3
    居住区城市森林
    Urban forest of residential area
    62 52 ~ 825 14.1 ~ 47.3 6.7 ~ 23.5 3.6 ~ 11.6
    郊野公园风景游憩林
    Scenic-recreational forest of country park
    55 100 ~ 1 250 6.3 ~ 31.9 3.4 ~ 14.1 1.8 ~ 7.7
    城郊山地风景林
    Scenic forest of suburban mountainous area
    55 550 ~ 2 600 7.5 ~ 20.7 6.4 ~ 9.3 2.9 ~ 6.4
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    表  3  城市森林林内景观质量初选、复选评价指标

    Table  3.   Preliminary and final screening indexes of in-forest landscape quality of urban forest

    结构类型
    Structure type
    指标
    Index
    城市公园风
    景游憩林
    Scenic-recreational forest of urban park
    居住区城市森林
    Urban forest of residential area
    郊野公园风
    景游憩林
    Scenic-recreational forest of country park
    城郊山地风景林
    Scenic forest of suburban mountainous area
    定性指标分解赋值
    Component value of qualitative indices
    指标含义
    Index meaning
    初选
    Primary
    复选
    Final
    初选
    Primary
    复选
    Final
    初选
    Primary
    复选
    Final
    初选
    Primary
    复选
    Final
    1234
    空间结构
    Spatial structure
    水平空间
    Horizontal space
    BAH 表示样地林分密度的大小[30]
    Indicates the stand density of sample plot[30]
    CH 草本地上部分垂直投影的面积占地面的比率
    Ratio of vertical projection area of aboveground part of herb to the ground
    EDSH 不均匀
    Nonuniform
    较均匀
    Relatively uniform
    均匀
    Uniform
    样地内灌草的水平分布状况[8]
    Horizontal distribution of shrubs and grasses in sample plot[8]
    SHC 灌木和草本地上部分垂直投影的面积占地面的比率
    Ratio of vertical projection area of aboveground part of shrubs and herbs to the ground
    CC 样地内乔木树冠的总投影面积与样地面积的比
    Ratio of total projected area of tree crowns in sample plot to the area of sample plot
    垂直空间
    Vertical space
    RBH RBH = 乔木平均活枝下高/平均树高
    RBH = average height of first living branch beneath crown/average tree height
    RSH RSH = 灌木平均高度/平均树高
    RSH = average height of shrub/average tree height
    SS 指林分垂直方向上生活型层次的数量[18]
    Refers to the number of life form levels in vertical direction of stand[18]
    组成结构
    Constituent structure
    大小组成
    Size composition
    DDBH 表示林木胸径大小的分化程度,用胸径变异系数表示[30]
    Indicates the degree of differentiation of DBH of forest, expressed by the coefficient of variation of DBH[30]
    DTH 表示林木树高大小的分化程度,用树高变异系数表示
    Indicates the degree of differentiation of tree height, expressed by the coefficient of variation of tree height
    DCB 表示林木冠幅大小的分化程度,用冠幅变异系数表示
    Indicates the differentiation degree of tree crown size, expressed by the crown width variation coefficient
    RDH RDH = 林分平均胸径/林分平均树高
    RDH = mean DBH of forest stand/average tree height
    RCWD RCWD = 林分平均冠长/林分平均胸径
    RCWD = average crown length/mean DBH of forest stand
    物种组成
    Species composition
    FT 纯林
    Pure forest
    针叶混交
    Coniferous mixed forest
    阔叶混交
    Broadleaved mixed forest
    针阔混交
    Broadleaved-coniferous forest
    表示林分的混交类型[18]
    Represents the mixed type of forest stand[18]
    TSR 用Patrick指数表示[31]
    Expressed by Patrick index[31]
    SRC 林下灌木和草本的丰富度,用Patrick指数表示
    Richness of shrubs and herbs under the forest, expressed by Patrick index
    季相丰富度结构
    Seasonal richness structure
    SA 季相变化小
    Little seasonal change
    三季赏景
    Three scenic seasons
    四季赏景
    Four scenic seasons
    指林分的季相变化丰富度,用该林分可观赏季节数表示[8]
    Refers to the richness of seasonal changes of stand, expressed by the number of ornamental seasons of stand[8]
    视觉结构
    Visual structure
    OOD 用林分主要树种观赏器官的种类数表示
    It is expressed by the number of ornamental organs of main tree species of stand
    CFS 杂乱
    Messy
    较整洁
    Relatively neat
    十分整洁
    Very neat
    反映林分的整洁状况[11]
    Reflects the cleanliness of forest stand[11]
    PD 林分内目光可以通视的距离,目视估测[24]
    Distance within the stand that the eyes can see through, visual estimation[24]
    UDU 不统一
    Not unified
    较统一
    Relatively unified
    统一
    Unified
    反映林分下层的统一性和变异性特征[32]
    Reflects unity and variability characteristics of lower layer of the stand[32]
    注:BAH为单位面积胸高断面积,CH为草本盖度,EDSH为灌草分布均匀程度,SHC为灌草盖度,CC为郁闭度,RBH为相对枝下高,RSH为灌木相对高度,SS为林分垂直层次数量,DDBH为胸径分化度,DTH为树高分化度,DCB为冠幅分化度,RDH为径高比,RCWD为冠径比,FT为林型,TSR为乔木树种丰富度,SRC为林下物种丰富度,SA为色彩季相多样性,OOD为观赏器官多样性,CFS为林分整洁度,PD为通视距离,UDU为林下植被层统一度。下同。 “√”表示该指标被选取。Notes: BAH is breast height basal area per hectare, CH is coverage of herbage, EDSH is evenness degree of shrub-herb, SHC is shrub-herb coverage, CC is canopy coverage, RBH is relative under branch height, RSH is relative shrub height, SS is stand vertical stratum, DDBH is dispersion of DBH, DTH is dispersion of tree height, DCB is dispersion of crown breadth, RDH is ratio of diameter-height, RCWD is ratio of crown width to diameter, FT is forest type, TSR is tree species richness, SRC is species richness under canopy, SA is seasonal abundance, OOD is ornamental organ diversity, CFS is cleanliness of forest stand, PD is perspective distance, UDU is unified degree of undergrowth. The same below. “√” indicates that the index is selected.
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    表  4  林内景观指标的因子分析

    Table  4.   Factor analysis of indicators of in-forest landscape

    指标
    Indicator
    旋转成分矩阵
    Rotated component matrix
    因子得分
    Factor score
    123
    DTH 0.935 −0.109 0.042 0.174
    FT 0.931 −0.105 0.040 0.174
    TSR 0.930 −0.107 0.042 0.173
    OOD 0.918 −0.104 0.033 0.171
    RCWD −0.846 0.379 −0.038 −0.147
    SS −0.204 0.927 0.191 0.193
    CC −0.196 0.920 0.179 0.192
    SRC −0.194 0.900 0.187 0.187
    RSH −0.190 0.829 0.167 0.172
    RBH −0.602 −0.710 0.061 −0.185
    DDBH −0.315 −0.233 −0.853 −0.236
    SA −0.300 −0.220 −0.839 −0.233
    BAH 0.084 −0.233 −0.760 −0.213
    CFS −0.511 0.150 0.745 0.215
    EDSH −0.389 −0.537 0.644 0.208
    RDH 0.361 −0.596 0.629 0.199
    累积因子贡献率
    Contribution rate of
    cumulative factor/%
    33.88 29.48 21.97
    注:黑体数据代表因子旋转矩阵按因素载荷的大小排序后各变量的划分结果。Note: bold data represent the partition results of each variable after the factor rotation matrix being sorted according to the size of factor load.
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    表  5  不同等级间美景度、林内景观质量指数的差异显著性分析

    Table  5.   Significance analysis of difference on SBE and in-forest landscape quality indices with different scenic beauty grades

    城市森林类型
    Type of urban forest
    指数
    Index
    各等级林内景观指数取值(范围)
    Value and range of in-forest landscape index of each grade
    显著性
    Significance
    城市公园风景游憩林
    Scenic-recreational forest of urban park
    U1−0.079ab
    (−0.119 ~ −0.048)
    −0.089b
    (−0.120 ~ −0.059)
    −0.078ab
    (−0.106 ~ −0.057)
    −0.067a
    (−0.086 ~ −0.053)
    0.005
    U2−0.105a
    (−0.174 ~ −0.068)
    −0.107a
    (−0.176 ~ −0.040)
    −0.110a
    (−0.147 ~ −0.064)
    −0.139b
    (−0.199 ~ −0.070)
    0.038
    U30.345
    (0.268 ~ 0.472)
    0.308
    (0.178 ~ 0.402)
    0.300
    (0.155 ~ 0.405)
    0.307
    (0.165 ~ 0.421)
    0.360
    U0.021
    (−0.010 ~ 0.054)
    0.007
    (−0.038 ~ 0.040)
    0.008
    (−0.029 ~ 0.037)
    0.005
    (−0.048 ~ 0.040)
    0.175
    SBE114.16a
    (99.51 ~ 130.29)
    71.08b
    (43.96 ~ 96.68)
    30.73c
    (15.23 ~ 46.01)
    −10.25d
    (−35.75 ~ 13.28)
    < 0.001
    居住区城市森林
    Urban forest of residential area
    U1−0.080a
    (−0.122 ~ −0.047)
    −0.080a
    (−0.101 ~ −0.057)
    −0.092ab
    (−0.138 ~ −0.050)
    −0.100b
    (−0.130 ~ −0.052)
    0.023
    U2−0.063a
    (−0.125 ~ −0.032)
    −0.080ab
    (−0.118 ~ −0.052)
    −0.078ab
    (−0.117 ~ −0.041)
    −0.092b
    (−0.143 ~ −0.040)
    0.012
    U3−0.357c
    (−0.466 ~ −0.262)
    −0.287bc
    (−0.364 ~ −0.195)
    −0.241b
    (−0.363 ~ −0.160)
    −0.154a
    (−0.212 ~ −0.123)
    < 0.001
    U−0.145c
    (−0.186 ~ −0.105)
    −0.133bc
    (−0.150 ~ −0.107)
    −0.126b
    (−0.153 ~ −0.090)
    −0.111a
    (−0.134 ~ −0.080)
    < 0.001
    SBE100.26a
    (80.07 ~ 116.28)
    66.63b
    (59.00 ~ 77.56)
    52.89c
    (42.24 ~ 60.80)
    41.90d
    (34.72 ~ 49.34)
    < 0.001
    郊野公园风景游憩林
    Scenic-recreational forest of country park
    U10.591a
    (0.513 ~ 0.654)
    0.559a
    (0.397 ~ 0.664)
    0.490b
    (0.427 ~ 0.595)
    0.290c
    (0.206 ~ 0.420)
    < 0.001
    U30.060
    (0.027 ~ 0.082)
    0.045
    (−0.001 ~ 0.093)
    0.043
    (−0.010 ~ 0.096)
    0.045
    (0.030 ~ 0.062)
    0.577
    U0.250a
    (0.210 ~ 0.273)
    0.234a
    (0.159 ~ 0.276)
    0.206b
    (0.167 ~ 0.261)
    0.127c
    (0.095 ~ 0.180)
    < 0.001
    SBE64.37a
    (61.51 ~ 66.88)
    52.37b
    (45.46 ~ 58.46)
    41.12c
    (38.73 ~ 44.94)
    35.41d
    (29.61 ~ 43.88)
    < 0.001
    城郊山地风景林
    Scenic forest of suburban mountainous area
    U1−0.103
    (−0.117 ~ −0.092)
    −0.105
    (−0.137 ~ −0.087)
    −0.119
    (−0.152 ~ −0.085)
    −0.120
    (−0.175 ~ −0.085)
    0.099
    U20.456b
    (0.414 ~ 0.492)
    0.551a
    (0.472 ~ 0.656)
    0.443b
    (0.400 ~ 0.469)
    0.531a
    (0.453 ~ 0.651)
    < 0.001
    U30.133a
    (0.110 ~ 0.165)
    0.107a
    (0.055 ~ 0.165)
    0.121a
    (0.055 ~ 0.165)
    0.075b
    (0.055 ~ 0.165)
    < 0.001
    U0.151bc
    (0.132 ~ 0.161)
    0.176a
    (0.138 ~ 0.206)
    0.137c
    (0.112 ~ 0.151)
    0.155b
    (0.118 ~ 0.220)
    < 0.001
    SBE82.96a
    (71.09 ~ 95.49)
    47.77b
    (31.38 ~ 68.57)
    25.50c
    (12.12 ~ 34.23)
    −7.76d
    (−41.73 ~ 8.61)
    < 0.001
    注:SBE代表美景度值。不同小写字母表示不同美景度等级之间差异显著。下同。Notes: SBE represents scenic beauty value. Different lowercase letters indicate significant differences among SBE classes. The same below.
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    表  6  不同等级间林内景观质量评价指标的差异显著性分析

    Table  6.   Significance analysis of difference on in-forest landscape quality evaluation indices with different classes

    城市森林类型
    Type of urban forest
    指标
    Indicator
    各等级林内景观质量评价指标取值(范围)
    Value of in-forest landscape indicator of each grade (range)
    显著性
    Significance
    城市公园风景游憩林
    Scenic-recreational forest
    of urban park
    RBH0.32b (0.21 ~ 0.53)0.33b (0.12 ~ 0.53)0.33b (0.19 ~ 0.45)0.42a (0.21 ~ 0.60)0.038
    RDH0.020bc (0.011 ~ 0.038)0.018c (0.012 ~ 0.026)0.024ab (0.012 ~ 0.036)0.026a (0.014 ~ 0.039)0.014
    RCWD26.01ab (15.89 ~ 39.04)29.28a (19.46 ~ 39.42)25.54ab (18.67 ~ 34.64)21.88b (17.48 ~ 28.08)0.005
    EDSH2.25 (1.00 ~ 3.00)2.10 (1.00 ~ 3.00)1.92 (1.00 ~ 3.00)1.73 (1.00 ~ 3.00)0.426
    CFS2.67a (2.00 ~ 3.00)2.29ab (1.00 ~ 3.00)1.92b (1.00 ~ 3.00)2.09b (1.00 ~ 3.00)0.047
    居住区城市森林
    Urban forest of
    residential area
    BAH36.66a (19.88 ~ 47.90)17.60b (9.56 ~ 26.95)10.17c (2.81 ~ 17.40)7.10c (0.98 ~ 11.57)< 0.001
    DDBH0.21a (0.09 ~ 0.34)0.25a (0.12 ~ 0.35)0.23a (0.10 ~ 0.38)0.14b (0.07 ~ 0.28)< 0.001
    RBH0.19b (0.10 ~ 0.38)0.24ab (0.16 ~ 0.36)0.24ab (0.13 ~ 0.36)0.28a (0.12 ~ 0.43)0.012
    RCWD26.34b (15.26 ~ 39.95)26.33b (18.61 ~ 32.98)30.20ab (16.49 ~ 45.12)32.78a (17.08 ~ 42.53)0.023
    SA3.18a (2.00 ~ 4.00)2.83ab (2.00 ~ 4.00)2.52ab (1.00 ~ 4.00)2.06b (2.00 ~ 3.00)0.005
    郊野公园风景游憩林
    Scenic-recreational forest
    of country park
    BAH9.52a (4.66 ~ 14.71)8.27a (1.58 ~ 16.37)5.61ab (2.32 ~ 14.52)4.76b (1.92 ~ 10.46)0.022
    DTH0.35ab (0.16 ~ 0.50)0.33a (0.11 ~ 0.55)0.24b (0.16 ~ 0.37)0.25b (0.09 ~ 0.41)0.034
    RDH0.024a (0.016 ~ 0.030)0.019ab (0.010 ~ 0.030)0.016b (0.010 ~ 0.027)0.016b (0.012 ~ 0.025)0.020
    TSR6.20a (4.00 ~ 9.00)3.95a (2.00 ~ 6.00)2.60b (2.00 ~ 3.00)2.50b (2.00 ~ 4.00)< 0.001
    OOD2.80a (2.00 ~ 4.00)3.23a (1.00 ~ 4.00)2.70a (2.00 ~ 4.00)1.17b (1.00 ~ 3.00)< 0.001
    FT3.40ab (3.00 ~ 4.00)3.45a (1.00 ~ 4.00)3.90a (3.00 ~ 4.00)1.50b (1.00 ~ 4.00)< 0.001
    城郊山地风景林
    Scenic forest of suburban
    mountainous area
    CC0.46bc (0.36 ~ 0.58)0.54ab (0.27 ~ 0.73)0.41c (0.30 ~ 0.58)0.60a (0.30 ~ 0.83)0.003
    RSH0.08b (0.03 ~ 0.18)0.11b (0.04 ~ 0.28)0.13ab (0.03 ~ 0.23)0.16a (0.06 ~ 0.26)0.034
    RCWD33.89 (30.30 ~ 38.24)34.54 (28.50 ~ 45.10)38.93 (27.89 ~ 50.00)39.28 (27.91 ~ 57.33)0.086
    SS2.71ab (2.00 ~ 3.00)2.94a (2.00 ~ 3.00)2.40b (2.00 ~ 3.00)2.50b (2.00 ~ 3.00)0.015
    SRC8.14b (7.00 ~ 10.00)11.38a (8.00 ~ 16.00)7.20b (3.00 ~ 10.00)8.36b (5.00 ~ 15.00)0.001
    CFS2.43a (2.00 ~ 3.00)1.94a (1.00 ~ 3.00)2.20a (1.00 ~ 3.00)1.36b (1.00 ~ 3.00)< 0.001
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    表  7  城市森林林内景观等级TOPSIS得分(范围)

    Table  7.   TOPSIS values of different grades of in-forest landscape of urban forests (range) with different SBE grades

    等级代码
    Grade code
    定义
    Definition
    城市公园风景游憩林
    Scenic-recreational forest of urban park
    居住区城市森林
    Urban forest of
    residential area
    郊野公园风景游憩林
    Scenic-recreational forest of country park
    城郊山地风景林
    Scenic forest of suburban mountainous area
    优质景观
    Excellent landscape
    0.803 (0.703 ~ 0.920) 0.797 (0.548 ~ 0.960) 0.832 (0.726 ~ 0.891) 0.709 (0.566 ~ 0.894)
    高质景观
    High quality landscape
    0.627 (0.493 ~ 0.703) 0.403 (0.322 ~ 0.548) 0.623 (0.495 ~ 0.726) 0.542 (0.522 ~ 0.566)
    中等景观
    Medium landscape
    0.435 (0.342 ~ 0.493) 0.244 (0.159 ~ 0.322) 0.420 (0.361 ~ 0.495) 0.462 (0.213 ~ 0.522)
    低质景观
    Low quality landscape
    0.224 (0.057 ~ 0.342) 0.110 (0.043 ~ 0.159) 0.254 (0.165 ~ 0.361) 0.146 (0.094 ~ 0.213)
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-12
  • 修回日期:  2020-05-09
  • 网络出版日期:  2020-12-16
  • 刊出日期:  2021-01-07

城市森林林内景观质量定量通用判别技术研究

doi: 10.12171/j.1000-1522.20200064
    基金项目:  国家林业公益性行业科研专项(20140430102)
    作者简介:

    崔义。主要研究方向:城市林业。Email:1048457105@qq.com 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学林学院

    通讯作者: 徐程扬,教授,博士生导师。主要研究方向:城市林业、生态林与城市森林培育理论与技术等。Email:cyxu@bjfu.edu.cn 地址:同上
  • 中图分类号: S758.8

摘要:   目的  针对城市森林林内景观质量评价研究中存在的理论研究多、评价指标体系不通用等问题,构建区域性通用的林内景观质量评价指标体系,并提出林内景观分级标准,为城市森林结构优化、经营管理和生产实践提供技术支撑。  方法  以城市公园风景游憩林、郊野公园风景游憩林、居住区城市森林、城郊山地风景林等为研究对象,在林分尺度上筛选评价指标,以因子分析法构建林分结构质量综合指数,采用Topsis法结合聚类分析对城市森林林内景观质量等级进行划分。  结果  (1)4种类型的城市森林筛选出15个评价指标用于城市森林林内景观评价,将林内景观分为优、高、中、低4个等级。(2)城市森林林内景观质量评价,核心指标包括乔木树种丰富度、林下物种丰富度、林型、林分整洁度、胸径分化度、郁闭度、观赏器官多样性、色彩季相多样性、单位面积胸高断面积、冠径比等。(3)不同类型城市森林最优景观的指标特点不完全相同。城市公园风景游憩林:相对枝下高最小,径高比较小,冠径比较大,林分整洁度高;居住区城市森林:单位面积胸高断面积最大,相对枝下高最小,冠径比较小,季相丰富度高。郊野公园风景游憩林:单位面积胸高断面积、树高分化度和径高比最大,乔木树种种类最多,观赏器官较多样,多为混交林。城郊山地风景林:郁闭度适中、灌木相对高度最低、林分垂直层次和林下物种较丰富、林分整洁度高。  结论  总体上看,树种组成丰富、适度混交、林内整洁、胸径分化度和郁闭度都适宜的林分和观赏器官较多样,季相富于变化的景观更受人们的喜爱,不同类型城市森林的林分密度和冠径比的最优范围不同。在城市森林经营管理中,建议适当丰富林木树种种类,注重彩色植物和多季相树种的配置,适当调整林分密度,及时修枝、割灌,清除林下杂乱的枯落物和生活垃圾,保持林分整洁,并根据城市森林类型适时采取不同的经营管理措施,以提高其景观质量。

English Abstract

崔义, 刘海轩, 吕娇, 吴鞠, 许丽娟, 韦柳端, 余玉磊, 徐程扬. 城市森林林内景观质量定量通用判别技术研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(12): 9-23. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200064
引用本文: 崔义, 刘海轩, 吕娇, 吴鞠, 许丽娟, 韦柳端, 余玉磊, 徐程扬. 城市森林林内景观质量定量通用判别技术研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(12): 9-23. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200064
Cui Yi, Liu Haixuan, Lü Jiao, Wu Jü, Xu Lijuan, Wei Liuduan, Yu Yulei, Xu Chengyang. General methods for quantitative assessment of in-forest landscape quality of urban forest[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(12): 9-23. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200064
Citation: Cui Yi, Liu Haixuan, Lü Jiao, Wu Jü, Xu Lijuan, Wei Liuduan, Yu Yulei, Xu Chengyang. General methods for quantitative assessment of in-forest landscape quality of urban forest[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(12): 9-23. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200064
  • 城市森林是城市绿色空间的重要组成部分[1],随着城市化进程的推进和森林游憩产业的迅猛发展,人们对城市森林的需求越来越高,而如何科学地评价城市森林质量是确定合理的城市森林结构、科学构建城市森林的前提[2]

    目前关于城市森林景观质量的研究分单木景观[3-4]、林内景观[5-6]、林外近景[7]、中景[8]、远景[9]等几个尺度,研究对象以城郊山区风景林[10]、各类城市公园[11-12]、森林公园[13-14]、郊野公园[15-16]等风景游憩功能森林为主,针对大学校园森林[17]、居民小区景观林[18]以及道路防护景观林[19]也开展了部分研究。在林内景观尺度上,主要以林内景观质量评价[20]为目标,开展林分结构、林内景观色彩斑块及林分美景度三者之间关系的研究[21-22],并开展林分抚育等经营措施对景观质量的影响[23]、景观质量分级[24]等,进而提出合理的经营策略。

    确定科学的指标体系是正确评价林内景观质量的基础。目前,国内外学者主要采用聚类分析[20-21],并结合Topsis法对不同类型的林内景观进行分类、分级[11,24],在评价指标选取方面,主要选取胸径、树高、冠幅等林木测树指标,林分密度、树种组成、林下植被层盖度等林分结构指标,色彩丰富度、季相变化等色彩结构指标以及斑块形状、斑块聚合度、分离度等景观斑块结构指标构建评价指标体系,也有学者将表示林分空间结构的指标引入到景观美学质量评价中[25]。这些研究多以单一类型的森林为主,而且这些指标通常仅适用于特定的研究区域或研究对象,通用性较差,目前鲜有针对多种类型城市森林的通用评价指标体系的研究,选择适用性强且易用于生产实践的评价指标、建立适用于所有类型城市森林的通用评价指标体系已成为科学评价城市森林质量、科学经营城市森林的重要瓶颈。

    本研究以位于城区的城市公园风景游憩林、居住区城市森林和位于城郊的郊野公园风景游憩林、城郊山地风景林等4种类型的城市森林为研究对象,从林分尺度选取评价指标,利用美景度评价法、相关系数法等不同的方法对城市森林林内景观质量进行评价并筛选评价指标,构建区域性通用的城市森林林内景观质量评价指标体系,并对林内景观质量进行分级,以期为城市森林结构调控、经营管理和生产实践提供技术支撑,为后续的理论研究提供参考。

    • 北京位于华北平原,地处115°25′ ~ 117°30′E、39°28′ ~ 41°05′N,地势西北高、东南低,西部、北部和东北部三面环山。四季分明,夏季高温多雨,冬季寒冷干燥,属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候。多年平均气温为12 ℃,年平均降雨量为600 mm左右。地带性植被为温带落叶阔叶林,兼有温带针叶林的分布,低山植被以栎林、栓皮栎林、圆柏林和油松林为主[26]。北京五环内城区全部为人工植物群落,主要由大型公园绿地、附属绿地和防护绿地构成,郊区与山区以种植于20世纪60年代的油松、侧柏林为主,占人工林总面积的43%[27]。2018年,北京市新增造林绿化面积1.8万hm2、城市绿地710 hm2,截至2019年底,北京市森林覆盖率已达到44%,平原地区森林覆盖率达到29.6%,城市绿化覆盖率达到48.46%,人均公共绿地面积达到16.4 m2,北京市公园绿地500 m服务半径覆盖率提高到83%,城市宜居水平得到进一步提升。

    • 采用典型抽样的方法,分别在北京市区的9个城市公园、11个居民小区,城郊的5个郊野公园、4个森林公园及2个林场内设置样地,样地大小为20 m × 30 m和20 m × 20 m,试验点的基本信息及4种类型城市森林的样地概况如表12所示。对各样地进行实地调查,记录样地经纬度、海拔、坡度等基本信息,调查郁闭度、林内通视距离、枯落物分布情况等林分结构信息。对样地内乔木进行每木检尺(起测径阶为4 cm),记录树种名称、胸径、树高、枝下高、冠幅等生长情况。在各样地的四角和中间设置5个2 m × 2 m的灌木样方和5个1 m × 1 m的草本样方,调查包括灌木和草本的种名、盖度、高度等在内的灌草信息。

      表 1  样地基本信息

      Table 1.  Basic information of sample plots

      样地类型
      Sample plot type
      试验点名称(建成时间)
      Experimental site name (completion year)
      地理位置
      Geographical position
      主要乔木树种
      Main arbor species
      公园
      Park
      八大处公园(1949)
      Badachu Park (1949)
      北京市石景山区
      Shijingshan District, Beijing
      侧柏 Platycladus orientalis、油松 Pinus tabuliformis、刺槐 Robinia pseudoacacia、山桃 Amygdalus davidiana、栾树 Koelreuteria paniculata、蒙桑 Morus mongolica、君迁子 Diospyros lotus、黑弹树 Celtis bungeana、黄栌 Cotinus coggygria
      陶然亭公园(1952)
      Taoranting Park (1952)
      北京市西城区
      Xicheng District, Beijing
      油松 Pinus tabuliformis、圆柏 Sabina chinensis、白皮松 Pinus bungeana、银杏 Ginkgo biloba、小叶杨 Populus simonii、元宝槭 Acer truncatum
      青年湖公园(1960)
      Qingnianhu Park (1960)
      北京市东城区
      Dongcheng District, Beijing
      白皮松 Pinus bungeana、银杏 Ginkgo biloba、国槐 Sophora japonica、圆柏 Sabina chinensis、山楂 Crataegus pinnatifida
      北京朝阳公园(1984)
      Beijing Sun Park (1984)
      北京市朝阳区
      Chaoyang District, Beijing
      国槐 Sophora japonica、毛白杨 Populus tomentosa、栾树 Koelreuteria paniculata、白蜡树 Fraxinus chinensis、刺槐 Robinia pseudoacacia、元宝槭 Acer truncatum、旱柳 Salix matsudana
      双秀公园(1984)
      Shuangxiu Park (1984)
      北京市西城区
      Xicheng District, Beijing
      毛白杨 Populus tomentosa、油松 Pinus tabuliformis
      北京西山国家森林公园(1984)
      Beijing Xishan National Forest Park (1984)
      北京西郊小西山
      Xiaoxishan in the western suburbs of Beijing
      山桃 Amygdalus davidiana、侧柏 Platycladus orientalis、君迁子 Diospyros lotus、油松 Pinus tabuliformis、蒙桑 Morus mongolica、白榆 Ulmus pumila
      鹰山森林公园(1990)
      Yingshan Forest Park (1990)
      北京市丰台区
      Fengtai District, Beijing
      油松 Pinus tabuliformis、侧柏 Platycladus orientalis、白榆 Ulmus pumila、蒙桑 Morus mongolica、君迁子 Diospyros lotus
      菖蒲河公园(2002)
      Changpuhe Park (2002)
      北京市东城区
      Dongcheng District, Beijing
      龙爪槐 Sophora japonica f. pendula、刺槐 Robinia pseudoacacia、白蜡树 Fraxinus chinensis、圆柏 Sabina chinensis、海棠花 Malus spectabilis、银杏 Ginkgo biloba、栾树 Koelreuteria paniculata
      朝来森林公园(2002)
      Chaolai Forest Park (2002)
      北京市朝阳区
      Chaoyang District, Beijing
      旱柳 Salix matsudana、臭椿 Ailanthus altissima、圆柏 Sabina chinensis、白蜡树 Fraxinus chinensis、刺槐 Robinia pseudoacacia、油松 Pinus tabuliformis
      海淀公园(2003)
      Haidian Park (2003)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      毛白杨 Populus tomentosa、旱柳 Salix matsudana、国槐 Sophora japonica、刺槐 Robinia pseudoacacia、西府海棠 Malus × micromalus、银杏 Ginkgo biloba
      马甸公园(2003)
      Madian Park (2003)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      油松 Pinus tabuliformis、栾树 Koelreuteria paniculata、圆柏 Sabina chinensis、臭椿 Ailanthus altissima、白蜡树 Fraxinus chinensis、碧桃 Prunus persica、紫叶李 Prunus cerasifera f. atropurpurea
      奥林匹克森林公园(2005)
      Olympic Forest Park (2005)
      北京市朝阳区
      Chaoyang District, Beijing
      白蜡树 Fraxinus chinensis、国槐 Sophora japonica、旱柳 Salix matsudana、毛白杨 Populus tomentosa、栾树 Koelreuteria paniculata、馒头柳 Salix matsudana var. matsudana f. umbraculifera、刺槐 Robinia pseudoacacia、银杏 Ginkgo biloba、绦柳 Salix matsudana var. matsudana f. pendula
      百旺公园(2006)
      Baiwang Park (2006)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      国槐 Sophora japonica、毛白杨 Populus tomentosa、旱柳 Salix matsudana、杜仲 Eucommia ulmoides、栾树 Koelreuteria paniculata
      玉东郊野公园(2007)
      Yudong Country Park (2007)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      栾树 Koelreuteria paniculata、国槐 Sophora japonica、油松 Pinus tabuliformis、青扦 Picea wilsonii、白皮松 Pinus bungeana、白花泡桐 Paulownia fortunei、栾树 Koelreuteria paniculata、银杏 Ginkgo biloba、龙爪槐 Sophora japonica f. pendula、圆柏 Sabina chinensis
      北京东升八家郊野公园(2007)
      Should’s Ancestral Hall (2007)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      毛白杨 Populus tomentosa、国槐 Sophora japonica、银杏 Ginkgo biloba、山楂 Crataegus pinnatifida、油松 Pinus tabuliformis、旱柳 Salix matsudana、圆柏 Sabina chinensis
      老山城市休闲公园(2008)
      Laoshan Urban Leisure Park (2008)
      北京市石景山区
      Shijingshan District, Beijing
      油松 Pinus tabuliformis、馒头柳 Salix matsudana var. matsudana f. umbraculifera、国槐 Sophora japonica、毛白杨 Populus tomentosa、侧柏 Platycladus orientalis、核桃 Juglans regia、山杏 Armeniaca sibirica
      树村郊野公园(2011)
      Shucun Country Park (2011)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      毛白杨 Populus tomentosa、榆树 Ulmus pumila、国槐 Sophora japonica、柿树 Diospyros kaki
      船营公园(2014)
      Chuanying Park (2014)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      银杏 Ginkgo biloba、元宝槭 Acer truncatum、栾树 Koelreuteria paniculata、旱柳 Salix matsudana、国槐 Sophora japonica、油松 Pinus tabuliformis
      居民小区
      Residential area
      曙光花园−望山园(2001)
      Shuguang Huayuan-Wangshan Yuan (2001)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      国槐 Sophora japonica、毛白杨 Populus tomentosa、一球悬铃木 Platanus occidentalis、臭椿 Ailanthus altissima
      华清嘉园(2002)
      Huaqing Jiayuan (2002)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      一球悬铃木 Platanus occidentalis、千头椿 Ailanthus altissima ‘Qiantou’、三球悬铃木 Platanus orientalis、垂柳 Salix babylonica
      逸成东苑(2003)
      Yicheng Dongyuan (2003)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      银杏 Ginkgo biloba、一球悬铃木 Platanus occidentalis、国槐 Sophora japonica
      拂林园(2003)
      Fulin Yuan (2003)
      北京市朝阳区
      Chaoyang District, Beijing
      国槐 Sophora japonica、垂柳 Salix babylonica、臭椿 Ailanthus altissima、美国红梣 Fraxinus pennsylvanica、杜仲 Eucommia ulmoides、一球悬铃木 Platanus occidentalis、雪松 Cedrus deodara、银杏 Ginkgo biloba、栾树 Koelreuteria paniculata
      观澜国际花园(2003)
      Guanlan Guoji Huayuan (2003)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      臭椿 Ailanthus altissima、一球悬铃木 Platanus occidentalis、二球悬铃木 Platanus acerifolia、国槐 Sophora japonica、垂柳 Salix babylonica、刺槐 Robinia pseudoacacia、雪松 Cedrus deodara、加杨 Populus × canadensis、核桃 Juglans regia
      华冠丽景(2003)
      Huaguan Lijing (2003)
      北京市东城区
      Dongcheng District, Beijing
      银杏 Ginkgo biloba、枫杨 Pterocarya stenoptera、华山松 Pinus armandii、国槐 Sophora japonica、垂柳 Salix babylonica、榆树 Ulmus pumila
      海晟名苑(2003)
      Haisheng Mingyuan (2003)
      北京市东城区
      Dongcheng District, Beijing
      毛泡桐 Paulownia tomentosa、国槐 Sophora japonica、合欢 Albizia julibrissin、垂柳 Salix babylonica
      裕泽园(2004)
      Yuze Yuan (2004)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      银杏 Ginkgo biloba、旱柳 Salix matsudana、白花泡桐 Paulownia fortunei、臭椿 Ailanthus altissima
      云会里金雅园(2004)
      Yunhuili Jinyayuan (2004)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      臭椿 Ailanthus altissima、白榆 Ulmus pumila、刺槐 Robinia pseudoacacia、圆柏 Sabina chinensis、油松 Pinus tabuliformis、栾树 Koelreuteria paniculata、旱柳 Salix matsudana
      大河庄苑(2005)
      Dahe Zhuangyuan (2005)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      梧桐 Firmiana platanifolia、美国红梣 Fraxinus pennsylvanica、国槐 Sophora japonica、垂柳 Salix babylonica、白花泡桐 Paulownia fortunei
      颐慧佳园(2005)
      Yihui Jiayuan (2005)
      北京市海淀区
      Haidian District, Beijing
      二球悬铃木 Platanus acerifolia、一球悬铃木 Platanus occidentalis、银杏 Ginkgo biloba、国槐 Sophora japonica、垂柳 Salix babylonica、五角枫 Acer pictum subsp. mono、臭椿 Ailanthus altissima、梧桐 Firmiana platanifolia、雪松 Cedrus deodara
      林场
      Forest farm
      金海湖风景名胜区林场
      Forest Farm of Jinhai Lake Scenic Area
      北京市平谷区
      Pinggu District, Beijing
      侧柏 Platycladus orientalis、油松 Pinus tabuliformis
      九龙山林场
      Jiulongshan Forest Farm
      北京市门头沟区
      Mentougou District, Beijing
      侧柏 Platycladus orientalis、油松 Pinus tabuliformis、栓皮栎 Quercus variabilis、华北落叶松 Larix gmelinii var. principis-rupprechtii、黄栌 Cotinus coggygria、白蜡树 Fraxinus chinensis

      表 2  4种类型城市森林样地概况

      Table 2.  Main information of sample plots of four types of urban forests

      城市森林类型
      Type of urban forest
      样地数量
      Sample plot number
      林分密度/(株·hm−2)
      Stand density/(tree·ha−1)
      胸径
      DBH/cm
      树高
      Tree height/m
      冠幅
      Crown width/m
      城市公园风景游憩林
      Scenic-recreational forest of urban park
      56 350 ~ 1 367 4.0 ~ 37.9 1.9 ~ 18.0 1.5 ~ 7.3
      居住区城市森林
      Urban forest of residential area
      62 52 ~ 825 14.1 ~ 47.3 6.7 ~ 23.5 3.6 ~ 11.6
      郊野公园风景游憩林
      Scenic-recreational forest of country park
      55 100 ~ 1 250 6.3 ~ 31.9 3.4 ~ 14.1 1.8 ~ 7.7
      城郊山地风景林
      Scenic forest of suburban mountainous area
      55 550 ~ 2 600 7.5 ~ 20.7 6.4 ~ 9.3 2.9 ~ 6.4
    • 指标选取遵循科学性、通用性、实用性和数据易获取的原则,所选指标要能客观反映城市森林质量状况,选取指标时要抛开地域和树种的限制从而使所选指标可以在全国范围内通用,结合林木生产实践选取指标以使其在实际中得到广泛的应用,选择容易测量的指标以便数据获取更加便捷可靠。前人的研究已提供了大量的指标,在阅读相关文献的基础上对已有评价指标进行分析,并采用专家咨询法[28],向21位林业专家发放指标咨询问卷,最后从空间结构、组成结构、季相丰富度结构、视觉结构等4方面选出21个初选评价指标,包括6个共有指标和15个特有指标,5个定性指标和16个定量指标,定量指标直接采用其测量值或计算值,定性指标则通过分解进行赋值(表3)。

      表 3  城市森林林内景观质量初选、复选评价指标

      Table 3.  Preliminary and final screening indexes of in-forest landscape quality of urban forest

      结构类型
      Structure type
      指标
      Index
      城市公园风
      景游憩林
      Scenic-recreational forest of urban park
      居住区城市森林
      Urban forest of residential area
      郊野公园风
      景游憩林
      Scenic-recreational forest of country park
      城郊山地风景林
      Scenic forest of suburban mountainous area
      定性指标分解赋值
      Component value of qualitative indices
      指标含义
      Index meaning
      初选
      Primary
      复选
      Final
      初选
      Primary
      复选
      Final
      初选
      Primary
      复选
      Final
      初选
      Primary
      复选
      Final
      1234
      空间结构
      Spatial structure
      水平空间
      Horizontal space
      BAH 表示样地林分密度的大小[30]
      Indicates the stand density of sample plot[30]
      CH 草本地上部分垂直投影的面积占地面的比率
      Ratio of vertical projection area of aboveground part of herb to the ground
      EDSH 不均匀
      Nonuniform
      较均匀
      Relatively uniform
      均匀
      Uniform
      样地内灌草的水平分布状况[8]
      Horizontal distribution of shrubs and grasses in sample plot[8]
      SHC 灌木和草本地上部分垂直投影的面积占地面的比率
      Ratio of vertical projection area of aboveground part of shrubs and herbs to the ground
      CC 样地内乔木树冠的总投影面积与样地面积的比
      Ratio of total projected area of tree crowns in sample plot to the area of sample plot
      垂直空间
      Vertical space
      RBH RBH = 乔木平均活枝下高/平均树高
      RBH = average height of first living branch beneath crown/average tree height
      RSH RSH = 灌木平均高度/平均树高
      RSH = average height of shrub/average tree height
      SS 指林分垂直方向上生活型层次的数量[18]
      Refers to the number of life form levels in vertical direction of stand[18]
      组成结构
      Constituent structure
      大小组成
      Size composition
      DDBH 表示林木胸径大小的分化程度,用胸径变异系数表示[30]
      Indicates the degree of differentiation of DBH of forest, expressed by the coefficient of variation of DBH[30]
      DTH 表示林木树高大小的分化程度,用树高变异系数表示
      Indicates the degree of differentiation of tree height, expressed by the coefficient of variation of tree height
      DCB 表示林木冠幅大小的分化程度,用冠幅变异系数表示
      Indicates the differentiation degree of tree crown size, expressed by the crown width variation coefficient
      RDH RDH = 林分平均胸径/林分平均树高
      RDH = mean DBH of forest stand/average tree height
      RCWD RCWD = 林分平均冠长/林分平均胸径
      RCWD = average crown length/mean DBH of forest stand
      物种组成
      Species composition
      FT 纯林
      Pure forest
      针叶混交
      Coniferous mixed forest
      阔叶混交
      Broadleaved mixed forest
      针阔混交
      Broadleaved-coniferous forest
      表示林分的混交类型[18]
      Represents the mixed type of forest stand[18]
      TSR 用Patrick指数表示[31]
      Expressed by Patrick index[31]
      SRC 林下灌木和草本的丰富度,用Patrick指数表示
      Richness of shrubs and herbs under the forest, expressed by Patrick index
      季相丰富度结构
      Seasonal richness structure
      SA 季相变化小
      Little seasonal change
      三季赏景
      Three scenic seasons
      四季赏景
      Four scenic seasons
      指林分的季相变化丰富度,用该林分可观赏季节数表示[8]
      Refers to the richness of seasonal changes of stand, expressed by the number of ornamental seasons of stand[8]
      视觉结构
      Visual structure
      OOD 用林分主要树种观赏器官的种类数表示
      It is expressed by the number of ornamental organs of main tree species of stand
      CFS 杂乱
      Messy
      较整洁
      Relatively neat
      十分整洁
      Very neat
      反映林分的整洁状况[11]
      Reflects the cleanliness of forest stand[11]
      PD 林分内目光可以通视的距离,目视估测[24]
      Distance within the stand that the eyes can see through, visual estimation[24]
      UDU 不统一
      Not unified
      较统一
      Relatively unified
      统一
      Unified
      反映林分下层的统一性和变异性特征[32]
      Reflects unity and variability characteristics of lower layer of the stand[32]
      注:BAH为单位面积胸高断面积,CH为草本盖度,EDSH为灌草分布均匀程度,SHC为灌草盖度,CC为郁闭度,RBH为相对枝下高,RSH为灌木相对高度,SS为林分垂直层次数量,DDBH为胸径分化度,DTH为树高分化度,DCB为冠幅分化度,RDH为径高比,RCWD为冠径比,FT为林型,TSR为乔木树种丰富度,SRC为林下物种丰富度,SA为色彩季相多样性,OOD为观赏器官多样性,CFS为林分整洁度,PD为通视距离,UDU为林下植被层统一度。下同。 “√”表示该指标被选取。Notes: BAH is breast height basal area per hectare, CH is coverage of herbage, EDSH is evenness degree of shrub-herb, SHC is shrub-herb coverage, CC is canopy coverage, RBH is relative under branch height, RSH is relative shrub height, SS is stand vertical stratum, DDBH is dispersion of DBH, DTH is dispersion of tree height, DCB is dispersion of crown breadth, RDH is ratio of diameter-height, RCWD is ratio of crown width to diameter, FT is forest type, TSR is tree species richness, SRC is species richness under canopy, SA is seasonal abundance, OOD is ornamental organ diversity, CFS is cleanliness of forest stand, PD is perspective distance, UDU is unified degree of undergrowth. The same below. “√” indicates that the index is selected.
    • 首先通过美景度与评价指标之间的相关分析、不同美景度等级间评价指标的单因素方差分析[24]等方法,对不同类型城市森林的美景度与初选指标之间的关系进行研究,保留与美景度有显著相关关系的指标和在各美景度等级间存在显著差异的指标,之后再对这些指标进行简相关分析,删除相关系数较大的两个指标中的其中一个,将剩余的指标作为复选指标,用于林内景观质量分级(表3)。

    • 参照前人的拍摄规范[8,11]对林内景观样地进行拍摄,使用Nikon D 7100相机横向拍摄,天气为晴天,拍摄时间为每天的09:00—15:00,使用相同的焦距,不使用闪光灯,顺光拍摄,一张照片代表一处林内景观。剔除有人为干扰影响的照片,共筛选出228张林内景观照片。

      采用美景度评价法[29]对林内景观照片进行评判,将景观照片随机排列制作成幻灯片,采用室内放映的方式进行评判,每张幻灯片放映时间为8 s,评判者为50名北京林业大学林学、城市林业等相关专业的学生和67名社会人士,共计117名。

    • 通过因子分析[4],对经过筛选后的复选指标进行降维,根据因子旋转矩阵,利用降维后的特征因子构建林分结构质量综合指数,分析林分结构指数与美景度的关系,选用美景度和林分结构质量综合指数作为聚类指标,标准化处理后利用离差平方和法,对各林内景观进行系统聚类,采用平方欧氏距离衡量其差异。用Topsis法计算各样地的综合Topsis值,统计聚类后各个级别Topsis最大和最小值以确定不同级别Topsis取值范围,对有取值区域重复的部分采用取中位数方法进行划分。对全部景观样地整体的Topsis值排序,以各等级Topsis均值大小来定义不同等级景观类型。

    • 参照Daniel等[29]的方法计算林内景观的美景度评判值(SBE值)。为了便于分析评价指标与美景度之间的关系,采用章志都的等差法[8]将SBE值划分为5个级别,分别代表景观质量好、较好、一般、较差、差。

    • 通过因子分析法确定评价指标权重。因子分析可通过计算数据间的相关性,对变量进行分组,使同组变量共同反映某一特性[33],首先将所有评价指标通过因子旋转,得到降维后的若干公因子,将各因子所含评价指标的因子得分系数进行归一化处理,可以得到各指标在其对应因子上的权重,以各个公因子的方差贡献率占累计方差贡献率的比例作为该因子本身的权重,最后将这两个权重相乘即得到每个评价指标的最终权重[34]

    • Topsis法是一种多属性决策的重要方法,通过分别计算出评价对象与最优方案和最劣方案间的距离Di +Di ,可获得该评价对象与最优方案的相对接近程度,以此作为评价优劣的依据[35]。计算公式为:

      $$ {C_{\rm{i}}} = D_{\rm{i}}^ - {\rm{/(}}D_{\rm{i}}^ + + D_{\rm{i}}^ - {\rm{)}}$$ (1)

      式中:Ci为Topsis值,Ci∈[0,1],愈接近1,表示越接近最优水平,反之,愈接近0,表示越接近最劣水平,Di为各评价对象与最优方案和最劣方案间的加权欧氏距离。

    • 使用Excel 2016进行数据的整理计算。采用SPSS19.0进行差异显著性分析,其中参数检验方法采用方差分析(差异显著时采用LSD法进行多重比较),非参数检验方法采用Kruskal-Wallis H检验。

    • 因子分析结果表明,前3个公因子(U1U2U3)的累计贡献率为85.34%,能够代表林分结构的主要信息(表4)。对各因子所含指标的因子得分进行归一化处理,计算其在对应公因子中的权重,由此构建林内景观质量指数公式如下:

      表 4  林内景观指标的因子分析

      Table 4.  Factor analysis of indicators of in-forest landscape

      指标
      Indicator
      旋转成分矩阵
      Rotated component matrix
      因子得分
      Factor score
      123
      DTH 0.935 −0.109 0.042 0.174
      FT 0.931 −0.105 0.040 0.174
      TSR 0.930 −0.107 0.042 0.173
      OOD 0.918 −0.104 0.033 0.171
      RCWD −0.846 0.379 −0.038 −0.147
      SS −0.204 0.927 0.191 0.193
      CC −0.196 0.920 0.179 0.192
      SRC −0.194 0.900 0.187 0.187
      RSH −0.190 0.829 0.167 0.172
      RBH −0.602 −0.710 0.061 −0.185
      DDBH −0.315 −0.233 −0.853 −0.236
      SA −0.300 −0.220 −0.839 −0.233
      BAH 0.084 −0.233 −0.760 −0.213
      CFS −0.511 0.150 0.745 0.215
      EDSH −0.389 −0.537 0.644 0.208
      RDH 0.361 −0.596 0.629 0.199
      累积因子贡献率
      Contribution rate of
      cumulative factor/%
      33.88 29.48 21.97
      注:黑体数据代表因子旋转矩阵按因素载荷的大小排序后各变量的划分结果。Note: bold data represent the partition results of each variable after the factor rotation matrix being sorted according to the size of factor load.
      $$\begin{aligned} {U_{{1}}}= \; & 0.208{\rm{DTH}} + 0.207{\rm{FT}} + 0.207{\rm{TSR}} + \\ & 0.204{\rm{OOD}} - 0.175{\rm{RCWD}} \end{aligned}$$ (2)
      $$\begin{aligned} {U_{{2}}} = \; & 0.208{\rm{SS}} + 0.207{\rm{CC}} + 0.202{\rm{SRC}} +\\ & 0.185{\rm{RSH}} - 0.199{\rm{RBH}} \end{aligned}$$ (3)
      $$\begin{aligned} {U_{{3}}} = \; & 0.165{\rm{CFS}} + 0.160{\rm{EDSH}} + 0.153{\rm{RDH}} - \\ & 0.181{\rm{DDBH}} - 0.179{\rm{SA}} - 0.163{\rm{BAH}} \end{aligned}$$ (4)

      以各公因子的方差贡献率为权重,构建林分结构质量综合指数U

      $$ U = 0.397{U_1} + 0.345{U_2} + 0.258{U_3} $$ (5)
    • 随着景观等级的降低,城市森林的景观美景度值总体呈线性下降趋势变化,且各等级间差异达极显著水平(P < 0.01),但不同景观指数在不同景观等级间的变化趋势不尽相同(表5)。在城市公园风景游憩林景观中,只有U1U2在各等级间存在显著差异,其中U1只在Ⅱ,Ⅳ级间有显著差异;U2在Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ与Ⅳ级间存在显著差异。居住区城市森林景观中,U1只在Ⅰ,Ⅱ与Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅰ,Ⅱ级间差异不显著;U2只在Ⅰ,Ⅳ级间存在显著差异;除Ⅱ与Ⅰ,Ⅱ与Ⅲ级外,U3U的其余各等级间差异均显著。而郊野公园风景游憩林除Ⅰ与Ⅱ级外,U1U在其余各等级间差异均显著;U3在各景观等级间无显著差异。在城郊山地风景林景观中,U1在各景观等级间无显著差异;U2在Ⅰ,Ⅲ与Ⅱ,Ⅳ级间差异显著,但Ⅰ,Ⅲ级间、Ⅱ,Ⅳ级间差异不显著;U3在Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ与Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级之间差异不显著;除Ⅰ与Ⅲ,Ⅰ与Ⅳ级外,U的其余各等级间差异均显著。

      表 5  不同等级间美景度、林内景观质量指数的差异显著性分析

      Table 5.  Significance analysis of difference on SBE and in-forest landscape quality indices with different scenic beauty grades

      城市森林类型
      Type of urban forest
      指数
      Index
      各等级林内景观指数取值(范围)
      Value and range of in-forest landscape index of each grade
      显著性
      Significance
      城市公园风景游憩林
      Scenic-recreational forest of urban park
      U1−0.079ab
      (−0.119 ~ −0.048)
      −0.089b
      (−0.120 ~ −0.059)
      −0.078ab
      (−0.106 ~ −0.057)
      −0.067a
      (−0.086 ~ −0.053)
      0.005
      U2−0.105a
      (−0.174 ~ −0.068)
      −0.107a
      (−0.176 ~ −0.040)
      −0.110a
      (−0.147 ~ −0.064)
      −0.139b
      (−0.199 ~ −0.070)
      0.038
      U30.345
      (0.268 ~ 0.472)
      0.308
      (0.178 ~ 0.402)
      0.300
      (0.155 ~ 0.405)
      0.307
      (0.165 ~ 0.421)
      0.360
      U0.021
      (−0.010 ~ 0.054)
      0.007
      (−0.038 ~ 0.040)
      0.008
      (−0.029 ~ 0.037)
      0.005
      (−0.048 ~ 0.040)
      0.175
      SBE114.16a
      (99.51 ~ 130.29)
      71.08b
      (43.96 ~ 96.68)
      30.73c
      (15.23 ~ 46.01)
      −10.25d
      (−35.75 ~ 13.28)
      < 0.001
      居住区城市森林
      Urban forest of residential area
      U1−0.080a
      (−0.122 ~ −0.047)
      −0.080a
      (−0.101 ~ −0.057)
      −0.092ab
      (−0.138 ~ −0.050)
      −0.100b
      (−0.130 ~ −0.052)
      0.023
      U2−0.063a
      (−0.125 ~ −0.032)
      −0.080ab
      (−0.118 ~ −0.052)
      −0.078ab
      (−0.117 ~ −0.041)
      −0.092b
      (−0.143 ~ −0.040)
      0.012
      U3−0.357c
      (−0.466 ~ −0.262)
      −0.287bc
      (−0.364 ~ −0.195)
      −0.241b
      (−0.363 ~ −0.160)
      −0.154a
      (−0.212 ~ −0.123)
      < 0.001
      U−0.145c
      (−0.186 ~ −0.105)
      −0.133bc
      (−0.150 ~ −0.107)
      −0.126b
      (−0.153 ~ −0.090)
      −0.111a
      (−0.134 ~ −0.080)
      < 0.001
      SBE100.26a
      (80.07 ~ 116.28)
      66.63b
      (59.00 ~ 77.56)
      52.89c
      (42.24 ~ 60.80)
      41.90d
      (34.72 ~ 49.34)
      < 0.001
      郊野公园风景游憩林
      Scenic-recreational forest of country park
      U10.591a
      (0.513 ~ 0.654)
      0.559a
      (0.397 ~ 0.664)
      0.490b
      (0.427 ~ 0.595)
      0.290c
      (0.206 ~ 0.420)
      < 0.001
      U30.060
      (0.027 ~ 0.082)
      0.045
      (−0.001 ~ 0.093)
      0.043
      (−0.010 ~ 0.096)
      0.045
      (0.030 ~ 0.062)
      0.577
      U0.250a
      (0.210 ~ 0.273)
      0.234a
      (0.159 ~ 0.276)
      0.206b
      (0.167 ~ 0.261)
      0.127c
      (0.095 ~ 0.180)
      < 0.001
      SBE64.37a
      (61.51 ~ 66.88)
      52.37b
      (45.46 ~ 58.46)
      41.12c
      (38.73 ~ 44.94)
      35.41d
      (29.61 ~ 43.88)
      < 0.001
      城郊山地风景林
      Scenic forest of suburban mountainous area
      U1−0.103
      (−0.117 ~ −0.092)
      −0.105
      (−0.137 ~ −0.087)
      −0.119
      (−0.152 ~ −0.085)
      −0.120
      (−0.175 ~ −0.085)
      0.099
      U20.456b
      (0.414 ~ 0.492)
      0.551a
      (0.472 ~ 0.656)
      0.443b
      (0.400 ~ 0.469)
      0.531a
      (0.453 ~ 0.651)
      < 0.001
      U30.133a
      (0.110 ~ 0.165)
      0.107a
      (0.055 ~ 0.165)
      0.121a
      (0.055 ~ 0.165)
      0.075b
      (0.055 ~ 0.165)
      < 0.001
      U0.151bc
      (0.132 ~ 0.161)
      0.176a
      (0.138 ~ 0.206)
      0.137c
      (0.112 ~ 0.151)
      0.155b
      (0.118 ~ 0.220)
      < 0.001
      SBE82.96a
      (71.09 ~ 95.49)
      47.77b
      (31.38 ~ 68.57)
      25.50c
      (12.12 ~ 34.23)
      −7.76d
      (−41.73 ~ 8.61)
      < 0.001
      注:SBE代表美景度值。不同小写字母表示不同美景度等级之间差异显著。下同。Notes: SBE represents scenic beauty value. Different lowercase letters indicate significant differences among SBE classes. The same below.
    • 除灌草分布均匀程度外,其余评价指标在不同景观等级之间均存在显著差异(表6)。多重比较结果表明,胸径分化度和观赏器官多样性只在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级之间差异不显著;色彩季相多样性仅在Ⅰ与Ⅳ级间存在显著差异;树高分化度和林分垂直层次数量只在Ⅱ与Ⅲ、Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅲ、Ⅳ级间差异不显著;乔木树种丰富度在Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅰ与Ⅱ级、Ⅲ与Ⅳ级间差异不显著;林型只在Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅱ与Ⅲ级间差异不显著;郁闭度只在Ⅰ与Ⅳ级、Ⅱ与Ⅲ级、Ⅲ与Ⅳ级间存在显著差异;灌木相对高度只在Ⅰ、Ⅱ与Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅰ与Ⅱ级间差异不显著;林下物种丰富度只在Ⅱ与Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ级之间差异不显著。

      表 6  不同等级间林内景观质量评价指标的差异显著性分析

      Table 6.  Significance analysis of difference on in-forest landscape quality evaluation indices with different classes

      城市森林类型
      Type of urban forest
      指标
      Indicator
      各等级林内景观质量评价指标取值(范围)
      Value of in-forest landscape indicator of each grade (range)
      显著性
      Significance
      城市公园风景游憩林
      Scenic-recreational forest
      of urban park
      RBH0.32b (0.21 ~ 0.53)0.33b (0.12 ~ 0.53)0.33b (0.19 ~ 0.45)0.42a (0.21 ~ 0.60)0.038
      RDH0.020bc (0.011 ~ 0.038)0.018c (0.012 ~ 0.026)0.024ab (0.012 ~ 0.036)0.026a (0.014 ~ 0.039)0.014
      RCWD26.01ab (15.89 ~ 39.04)29.28a (19.46 ~ 39.42)25.54ab (18.67 ~ 34.64)21.88b (17.48 ~ 28.08)0.005
      EDSH2.25 (1.00 ~ 3.00)2.10 (1.00 ~ 3.00)1.92 (1.00 ~ 3.00)1.73 (1.00 ~ 3.00)0.426
      CFS2.67a (2.00 ~ 3.00)2.29ab (1.00 ~ 3.00)1.92b (1.00 ~ 3.00)2.09b (1.00 ~ 3.00)0.047
      居住区城市森林
      Urban forest of
      residential area
      BAH36.66a (19.88 ~ 47.90)17.60b (9.56 ~ 26.95)10.17c (2.81 ~ 17.40)7.10c (0.98 ~ 11.57)< 0.001
      DDBH0.21a (0.09 ~ 0.34)0.25a (0.12 ~ 0.35)0.23a (0.10 ~ 0.38)0.14b (0.07 ~ 0.28)< 0.001
      RBH0.19b (0.10 ~ 0.38)0.24ab (0.16 ~ 0.36)0.24ab (0.13 ~ 0.36)0.28a (0.12 ~ 0.43)0.012
      RCWD26.34b (15.26 ~ 39.95)26.33b (18.61 ~ 32.98)30.20ab (16.49 ~ 45.12)32.78a (17.08 ~ 42.53)0.023
      SA3.18a (2.00 ~ 4.00)2.83ab (2.00 ~ 4.00)2.52ab (1.00 ~ 4.00)2.06b (2.00 ~ 3.00)0.005
      郊野公园风景游憩林
      Scenic-recreational forest
      of country park
      BAH9.52a (4.66 ~ 14.71)8.27a (1.58 ~ 16.37)5.61ab (2.32 ~ 14.52)4.76b (1.92 ~ 10.46)0.022
      DTH0.35ab (0.16 ~ 0.50)0.33a (0.11 ~ 0.55)0.24b (0.16 ~ 0.37)0.25b (0.09 ~ 0.41)0.034
      RDH0.024a (0.016 ~ 0.030)0.019ab (0.010 ~ 0.030)0.016b (0.010 ~ 0.027)0.016b (0.012 ~ 0.025)0.020
      TSR6.20a (4.00 ~ 9.00)3.95a (2.00 ~ 6.00)2.60b (2.00 ~ 3.00)2.50b (2.00 ~ 4.00)< 0.001
      OOD2.80a (2.00 ~ 4.00)3.23a (1.00 ~ 4.00)2.70a (2.00 ~ 4.00)1.17b (1.00 ~ 3.00)< 0.001
      FT3.40ab (3.00 ~ 4.00)3.45a (1.00 ~ 4.00)3.90a (3.00 ~ 4.00)1.50b (1.00 ~ 4.00)< 0.001
      城郊山地风景林
      Scenic forest of suburban
      mountainous area
      CC0.46bc (0.36 ~ 0.58)0.54ab (0.27 ~ 0.73)0.41c (0.30 ~ 0.58)0.60a (0.30 ~ 0.83)0.003
      RSH0.08b (0.03 ~ 0.18)0.11b (0.04 ~ 0.28)0.13ab (0.03 ~ 0.23)0.16a (0.06 ~ 0.26)0.034
      RCWD33.89 (30.30 ~ 38.24)34.54 (28.50 ~ 45.10)38.93 (27.89 ~ 50.00)39.28 (27.91 ~ 57.33)0.086
      SS2.71ab (2.00 ~ 3.00)2.94a (2.00 ~ 3.00)2.40b (2.00 ~ 3.00)2.50b (2.00 ~ 3.00)0.015
      SRC8.14b (7.00 ~ 10.00)11.38a (8.00 ~ 16.00)7.20b (3.00 ~ 10.00)8.36b (5.00 ~ 15.00)0.001
      CFS2.43a (2.00 ~ 3.00)1.94a (1.00 ~ 3.00)2.20a (1.00 ~ 3.00)1.36b (1.00 ~ 3.00)< 0.001

      相对枝下高、冠径比、径高比、林分整洁度、单位面积胸高断面积等指标在不同类型的城市森林中表现出不同的差异显著性。在城市公园风景游憩林中,相对枝下高只在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级之间差异不显著;径高比只在Ⅰ与Ⅳ级和Ⅱ与Ⅲ、Ⅳ级间存在显著差异;冠径比只在Ⅱ与Ⅳ级间存在显著差异;林分整洁度只在Ⅰ与Ⅲ、Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅲ与Ⅳ级间差异不显著。在居住区城市森林中,相对枝下高仅在Ⅰ与Ⅳ级间存在显著差异;冠径比仅在Ⅰ,Ⅱ与Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅰ与Ⅱ级间差异不显著;单位面积胸高断面积只在Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅲ与Ⅳ级间差异不显著。在郊野公园风景游憩林中,径高比仅在Ⅰ与Ⅲ、Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅲ与Ⅳ级间差异不显著;单位面积胸高断面积只在Ⅰ、Ⅱ与Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅰ与Ⅱ级间差异不显著。在城郊山地风景林中,林分整洁度在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ级间存在显著差异,但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级之间差异不显著;冠径比在各景观等级间无显著差异。

    • 根据不同类型城市森林林内景观的Topsis均值(表7)来定义其景观等级,不同等级景观特点的描述如下。

      表 7  城市森林林内景观等级TOPSIS得分(范围)

      Table 7.  TOPSIS values of different grades of in-forest landscape of urban forests (range) with different SBE grades

      等级代码
      Grade code
      定义
      Definition
      城市公园风景游憩林
      Scenic-recreational forest of urban park
      居住区城市森林
      Urban forest of
      residential area
      郊野公园风景游憩林
      Scenic-recreational forest of country park
      城郊山地风景林
      Scenic forest of suburban mountainous area
      优质景观
      Excellent landscape
      0.803 (0.703 ~ 0.920) 0.797 (0.548 ~ 0.960) 0.832 (0.726 ~ 0.891) 0.709 (0.566 ~ 0.894)
      高质景观
      High quality landscape
      0.627 (0.493 ~ 0.703) 0.403 (0.322 ~ 0.548) 0.623 (0.495 ~ 0.726) 0.542 (0.522 ~ 0.566)
      中等景观
      Medium landscape
      0.435 (0.342 ~ 0.493) 0.244 (0.159 ~ 0.322) 0.420 (0.361 ~ 0.495) 0.462 (0.213 ~ 0.522)
      低质景观
      Low quality landscape
      0.224 (0.057 ~ 0.342) 0.110 (0.043 ~ 0.159) 0.254 (0.165 ~ 0.361) 0.146 (0.094 ~ 0.213)

      (1)城市公园风景游憩林:Ⅰ级:相对枝下高最小,径高比较小,冠径比较大,林分整洁度最高;Ⅱ级:相对枝下高较上一级略大,径高比最小,冠径比最大,林分整洁度较高;Ⅲ级:径高比较Ⅰ级大,冠径比较Ⅰ级小,林分整洁度较上一级低;Ⅳ级:相对枝下高和径高比最大,冠径比最小,林分整洁度较低。

      (2)居住区城市森林:Ⅰ级:单位面积胸高断面积最大,相对枝下高最小,冠径比较小,季相变化最丰富;Ⅱ级:单位面积胸高断面积较上一级小,胸径分化度最大,相对枝下高较上一级大,冠径比最小,季相多样性较高;Ⅲ级:单位面积胸高断面积和胸径分化度较上一级小,冠径比较上一级大,季相多样性较上一级低;Ⅳ级:单位面积胸高断面积和胸径分化度最小,相对枝下高最大,冠径比最大,季相变化较单一。

      (3)郊野公园风景游憩林:Ⅰ级:单位面积胸高断面积、树高分化度和径高比最大,乔木树种种类最多,观赏器官较多样,多为混交林;Ⅱ级:单位面积胸高断面积和树高分化度较上一级小,径高比较上一级小,乔木树种较丰富,观赏器官多样性最高,多为混交林;Ⅲ级:单位面积胸高断面积较上一级小,树高分化度和径高比最小,乔木树种种类较少,多为混交林;Ⅳ级:单位面积胸高断面积和径高比最小,树高分化度较上一级略大,乔木树种种类最少,观赏器官和林型较单一。

      (4)城郊山地风景林:Ⅰ级:郁闭度适中,灌木相对高度最低,林分垂直层次和林下物种较丰富,林分整洁度最高;Ⅱ级:灌木相对高度较上一级高,林分垂直层次最丰富,林下物种种类最多;Ⅲ级:郁闭度最低,灌木相对高度较上一级高,林分垂直层次数最少,林下物种种类最少;Ⅳ级:郁闭度最高,灌木相对高度最高,林分垂直层次数较少,林分整洁度最低。

    • 在筛选出的16个城市森林质量评价指标中,除灌草分布均匀程度外,其余指标在不同质量等级间差异均达显著或极显著水平,所以将其余的15个指标作为最终的评价指标用于城市森林林内景观质量评价,采取该指标体系具有较好的级别间区分度。乔木树种丰富度、林下物种丰富度、林型、林分整洁度、胸径分化度、郁闭度、观赏器官多样性、色彩季相多样性、单位面积胸高断面积、冠径比等指标在景观质量等级间差异极显著,为核心指标。城市森林林内景观的影响因素复杂,许多学者[6,14,20,32]将平均胸径、平均树高、林下植被高度等表示林木大小的绝对测度指标用于构建美景度评价模型、景观质量评价体系等,本研究选取表示林木大小的相对测度指标并使用多种方法对评价指标进行筛选,避免了可能因树种不同而对评价结果造成的影响。不同景观要素对林内景观美景度的影响不同,各指标并非都随质量等级的提高或降低而单调递增或递减,而是呈现出较复杂的变化趋势,它们与林内美学质量的关系是非线性的,且有的指标的变化趋势因城市森林类型而异。

      在一定范围内,树种组成越丰富,季相越富于变化[18],林分的观赏价值越大,美景度等级越高[15,36]。适度混交可以提高林分美景度[37-38],高质量等级的景观大多以混交林为主。林分整洁度高的林分其质量等级也高,表明人们更偏爱林下干净整洁的林分。丰富的观赏器官可提高林分的观赏特性。相对枝下高可以反映林下空间的大小,一般情况下乔木平均枝下高越高,林内通视性越好,美景度越高[6,39-40],但也有研究表明,平均枝下高与林分美景度呈先增加后下降的非线性变化趋势[41]。本研究结果表明,对城市公园风景游憩林,相对枝下高为0.32的林分质量等级最高,对居住区城市森林,相对枝下高为0.19的林分质量等级最高。下木与林分美景度的关系较复杂,过密集和过高的灌木层由于降低了林分的通透性而使美景度降低[6,20,36],同时较高的林下植被降低了林分的可及性,但配置一定的林下物种例如观赏灌木、花草等,可提高林下的观赏性,但种类不宜过多。单位面积胸高断面积是表示林分密度大小的指标,一般来说,密度与美景度呈非线性的二次函数关系[36],过低或过高的林分密度都会对美景度产生负面效应,林分密度过低会失去景观林美化环境的效果[18],过高会引起林内同类色彩斑块大面积相连,使人产生一种压抑感[42]。对居住区城市森林和郊野公园风景游憩林,人们更偏爱密度较大的景观,其最佳密度还有待进一步研究。乔木的郁闭度影响林内的光线分布,它与美景度的关系是非线性的,郁闭度过高或过低的的林分其景观等级都较低,适宜的光线能使林内景观产生色彩斑斓的效果,给人美的享受[25,39]。树高分化度和林分垂直层次数量反映了林分垂直空间的层次性,树高分化度大,林分垂直层次数量多的林分景观等级都较高,表明多层次的垂直层次结构有益于提升林分美学质量。胸径分化度反映了林分水平空间结构的多样性,适宜的胸径分化度有助于提升居住区城市森林林内景观美景度,不宜过大或过小。

      冠径比与径高比在不同类型城市森林中随景观等级的变化趋势不同。冠径比是判断树冠大小的重要指标,可表示树木利用空间的优劣程度[43],它与美景度的关系鲜有报道。在居住区城市森林和城郊山地风景林中,冠径比越大的林分其景观等级越低,在城市公园风景游憩林中则不同,冠径比过大或过小的林分其景观等级都不是最高。径高比可以表示树体协调比例,有研究表明它与单木美景度的关系呈曲线变化[4],在山区的侧柏林[24]及郊区的郊野公园风景游憩林中,径高比随美景度等级的降低而减小,而在城市公园风景游憩林中人们更偏好径高比相对较小的林分。

      根据分级结果,总体上看,树种组成丰富、适度混交、林内环境整洁、胸径分化度和郁闭度都适宜的林分和观赏器官较多样、季相富于变化的景观更受人们的喜爱,不同类型的城市森林其林分密度和冠径比的最优范围不同。因此在城市森林的经营过程中,建议适当丰富林木树种种类,注重彩色植物和多季相树种的配置,适当调整林分密度,及时修枝、割灌,清除林下枯落物和生活垃圾,保持林分整洁,并根据不同城市森林类型适时给予不同的经营管理措施以提高其景观质量。

参考文献 (43)

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