張雪婷，段廣德，韓 軼，康利平，郝柄達(dá)

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；2.呼和浩特職業(yè)學(xué)院 生物化學(xué)工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051）

植物是園林的五大要素之一，擁有建造、景觀和生態(tài)功能。景觀功能是園林植物的主要功能，一般涉及景觀評(píng)價(jià)與景觀要素解析等。目前，景觀評(píng)價(jià)方法已初步形成了專家學(xué)派、認(rèn)知學(xué)派、經(jīng)驗(yàn)學(xué)派和心理物理學(xué)派四大學(xué)派[1]。Daniel 和Boster 于1976年基于心理物理學(xué)派，提出美景度評(píng)價(jià)法（Sce?nic Beauty Estimation，簡(jiǎn)稱SBE），該方法以大眾視角為依據(jù)，將審美態(tài)度的測(cè)量和景觀的定量分析結(jié)合起來，成為目前景觀評(píng)價(jià)中較合理、公正和精準(zhǔn)的方法[1-3]。近些年，許多國內(nèi)外學(xué)者從景觀評(píng)價(jià)的角度對(duì)植物群落開展了研究。李俊英等[4]對(duì)沈陽典型森林群落林內(nèi)景觀美學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并闡明了主要植物群落結(jié)構(gòu)要素對(duì)景觀美學(xué)質(zhì)量的影響；段敏杰等[5]對(duì)北京市不同層次的植物群落進(jìn)行了景觀美學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)，得出更受歡迎的植物群落類型；楊帆等[6]分析了不同景觀要素對(duì)景觀美學(xué)質(zhì)量的影響；張凱旋等[7]基于SBE 法對(duì)上海環(huán)城林帶景觀美學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并建立了美景度與各景觀要素間的多元回歸模型；Frank 等[8]研究了景觀要素與時(shí)間變化的關(guān)系。

本研究采用美景度評(píng)價(jià)法，對(duì)呼和浩特市大青山南麓典型植物群落樣方的景觀美學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)各植物群落樣方的景觀要素進(jìn)行定量計(jì)算和定性分析，通過回歸分析法，建立兩者間的數(shù)學(xué)關(guān)系，分析主要景觀要素對(duì)景觀美學(xué)質(zhì)量的影響，以期為風(fēng)景園林的優(yōu)化提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于呼和浩特市主城區(qū)北部（110°46'～112°10'E，40°51' ～41°8'N），北靠陰山山脈，海拔1 040 m。地勢(shì)相對(duì)平緩，總體呈西北高、東南低。氣候?yàn)槊晒鸥咴箨懶詺夂颍募痉置?，年溫差和日溫差大。最冷月氣?12.7 ～-16.1 ℃，最熱月氣溫17 ～22.9 ℃。降水集中在7—8月，年均降水量335 ～534 mm。

呼和浩特市的植被區(qū)系屬于陰山山地蒙古櫟（Quercus mongolica）、油松（Pinus tabuliformis）林-草原植物州，在東南海洋季風(fēng)的影響下，植被具有草原區(qū)植被和華北森林區(qū)植被的特點(diǎn)。植被類型以次生楊樺林為主，間有少量油松、杜松（Juniperus rigida），林下灌木主要有虎榛子（Ostryopsis davidi?ana）、繡線菊（Spiraea salicifolia）和黃刺玫（Rosa xan?thina）等[9]。

2 植物群落的美景度評(píng)價(jià)

2.1 數(shù)據(jù)采集

2019年6 —9月，在G6 高速公路（京藏高速，北京—拉薩）北側(cè)、大青山山脈南側(cè)，西起大青山野生動(dòng)物園、東至內(nèi)蒙古大慶會(huì)場(chǎng)的土地范圍內(nèi)，布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)樣地39 個(gè)（20 m×20 m）。依據(jù)GIS 數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)地調(diào)研，隨機(jī)選擇調(diào)研范圍內(nèi)的植物群落樣地。所選樣地類型分為喬冠草型、喬草型和灌草型3 種，每種類型的樣地?cái)?shù)為13。使用全站儀測(cè)定樣方4 個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)，并對(duì)樣方內(nèi)的喬木和灌木進(jìn)行坐標(biāo)定位和編號(hào)，對(duì)灌木和胸徑≥3 cm 的喬木進(jìn)行每木檢尺。測(cè)量內(nèi)容為喬木的數(shù)量、樹種、高度、枝下高、冠幅和胸徑以及灌木的數(shù)量、樹種、高度和冠幅，將數(shù)據(jù)錄入Excel 表格，并通過ArcGIS 10.5 和Winklemass 軟件[10]獲得林分空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)（聚集指數(shù)R、角尺度、林層比和混交度）[11]，同時(shí)記錄草本種類、高度及蓋度等。

2.2 照片拍攝

2019年6—9月，選擇天氣狀況良好、空氣質(zhì)量較高的日子，在當(dāng)日10:00 ～16:00 完成拍攝。每個(gè)樣地拍攝1 張照片。拍攝要求不更換相機(jī)、不更換拍攝人、保持相機(jī)參數(shù)不變及拍攝維持在1.6 m 的人視高度，保證橫向構(gòu)圖清晰且全面地囊括群落的全貌[12-14]。

2.3 評(píng)判者

不同群體、不同教育背景的人具有相似的景觀審美態(tài)度，其景觀評(píng)價(jià)結(jié)果具有一致性[15-16]。本研究選擇內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)專業(yè)老師20名、專業(yè)學(xué)生40名、非專業(yè)學(xué)生30 名和公眾30 名，共120 名評(píng)判者參與評(píng)判。

2.4 評(píng)判步驟

將拍攝的39張照片制作成幻燈片，使用數(shù)字投影儀在室內(nèi)播放，每張照片停留8 s[16]?；脽羝换胤?，受測(cè)者對(duì)幻燈片中的群落景觀憑第一直觀印象打分。評(píng)價(jià)采用10 分制，0 ～2 分為較差、2 ～4 分為一般、4 ～6 分為中等、6 ～8 分為良好和8 ～10 分為優(yōu)秀。

2.5 SBE值計(jì)算

原始得分的平均值會(huì)加強(qiáng)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)較低的評(píng)分對(duì)分析的影響，削弱評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)較高的評(píng)分對(duì)分析的影響。本研究采用z-score 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理方式，可消除得分平均值對(duì)分析的影響，增加結(jié)果可靠性（表1）。

式中，zij為第i個(gè)評(píng)判者對(duì)第j張照片的標(biāo)準(zhǔn)化得分，xij為第i個(gè)評(píng)判者對(duì)第j張照片的原始評(píng)分，xi為第i個(gè)評(píng)判者對(duì)所有照片評(píng)分的平均值，si為第i個(gè)評(píng)判者對(duì)所有照片評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)差[2]。

表1 39個(gè)植物群落樣地的美景度評(píng)價(jià)法得分Tab.1 SBE score of 39 plant communities

續(xù)表1Continued

3 植物群落景觀要素的選擇與計(jì)算

植物群落景觀美學(xué)質(zhì)量提升的關(guān)鍵在于找到主要的景觀要素。通過查閱資料、借鑒專家意見，尋找到以下林分結(jié)構(gòu)指標(biāo)和群落特征因子。

3.1 林分結(jié)構(gòu)指標(biāo)

林分結(jié)構(gòu)指植物群落的空間結(jié)構(gòu)和非空間結(jié)構(gòu)[11,17-18]，共選擇29 個(gè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)。非空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)有X1（植株密度）、X2（喬灌覆蓋度）、X3（喬木覆蓋占比）、X4（喬木平均冠幅）、X5（喬木平均胸徑）、X6（灌木平均冠幅）、X7（冠幅變異系數(shù)）、X8（草本蓋度）、X9（喬灌覆蓋面積與草本面積比）、X10（胸徑變異系數(shù)）、X11（相對(duì)高度）、X12（喬木相對(duì)高度占比）、X13（喬木平均高度）、X14（灌木平均高度）、X15（平均枝下高）、X16（高度變異系數(shù)）、X17（枝下高變異系數(shù)）、X18（喬木占比）、X19（葉面積指數(shù)）、X20（Margalef 豐富度指數(shù)）、X21（Shannon - Wiener 多樣性指數(shù)）、X22（Pielou 均勻度指數(shù)）、X23（Simpson 單調(diào)度指數(shù)）、X24（針葉樹種比例）和X25（針葉喬木比例）[19-20]。空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)有X26（角尺度）、X27（混交度）、X28（林層比）和X29（聚集指數(shù)R）。

3.2 群落特征因子

群落特征因子20個(gè)（表2）。

表2 植物群落定性景觀要素分解Tab.2 Decomposition of qualitative landscaping elements of plant community

均衡感是指在視覺感受之下，植物個(gè)體間的大小、高度等在整體上呈現(xiàn)的均衡與協(xié)調(diào)，部分植株如某些喬木或灌木的大小或高度有差異，不會(huì)導(dǎo)致群落整體重心偏離、失去平衡。樹干色調(diào)分為較深、居中和較淺3種，如垂柳（Salix babylonica）和槐（Sopho?ra japonica）的樹干色調(diào)較深，而白樺（Betula platy?phylla）和新疆楊（Populus albavar.pyramidalis）的樹干色調(diào)較淺。色彩差異中，不同色系的顏色差異和同種色系內(nèi)的顏色在明度、飽和度上的差異帶來的視覺感受不同；包含有3種或以上不同色系的植物群落，其色彩差異很大；包含有兩種色系的植物群落，其色彩差異較大；在同種色系內(nèi)，顏色飽和度和亮度等的變化較小，群落內(nèi)呈現(xiàn)出的色彩差異較小，在大部分的純林中，幾乎沒有色彩差異。林冠線是指樹林或樹叢空間立面構(gòu)圖的輪廓線；林緣線是指樹林或樹叢邊緣樹冠垂直投影于地面的連接線；樹干質(zhì)地中，有些樹干表面粗糙，有些樹干表面光滑，而像樟子松（Pinus sylvestrisvar.mongolica）、白皮松（P.bungeana）的樹干，易于剝落的樹皮使其呈現(xiàn)片層結(jié)構(gòu)；樹冠質(zhì)地中，有些植物樹葉大而稀疏、樹枝可見，質(zhì)地較為粗糙，有些植物樹葉小而密布，如小葉黃楊（Buxus sinicavar.parvifolia），其質(zhì)感較為細(xì)膩。

4 林分結(jié)構(gòu)和特征因子與美景度的關(guān)系分析

4.1 林分結(jié)構(gòu)

設(shè)29個(gè)林分結(jié)構(gòu)值為自變量，景觀美景度值為因變量，采用逐步多元回歸法建立模型。該方法剔除了相關(guān)性小的自變量，可保證進(jìn)入回歸模型的自變量擁有良好的獨(dú)立性[4]?；貧w分析借助SPSS 24.0軟件完成（表3）。

表3 林分結(jié)構(gòu)系數(shù)分析Tab.3 Coefficients of forest structure model

篩選出的定量景觀要素為X28（林層比）、X4（喬木平均冠幅）、X1（植株密度）、X25（針葉樹種比例)、X19（葉面積指數(shù)）（表3）。由此建立的回歸方程為SBE = 0.319 + 3.477X28+ 0.852X4+ 0.001X1+1.239X25- 0.145X19，其中R = 0.875，R2= 0.766，調(diào)整后R2=0.731，模型擬合度較好。t檢驗(yàn)P值均＜0.05，方程相關(guān)性顯著。

4.2 群落特征因子

設(shè)類目編號(hào)為自變量，景觀美景度值為因變量，采用向后篩選多元回歸法分析。篩選出的群落特征因子為X1（空間形態(tài)）、X4（均衡感）、X8（色彩差異）、X9（色彩亮度）、X10（樹干形態(tài)）、X13（輪廓清晰度）、X14（形態(tài)差異）、X15（樹干質(zhì)地）、X16（樹冠質(zhì)地）、X18（季相變化）、X19（生長勢(shì)）（表4）。由此建立的回歸方程為SBE = 8.533 + 0.426X1- 0.678X4-0.620X8+ 0.639X9- 0.860X10- 0.323X13-0.180X14+0.738X15+ 0.644X16- 0.613X18- 0.238X19，其中R =0.920，R2= 0.846，調(diào)整后R2= 0.784，模型擬合度較好。標(biāo)準(zhǔn)殘差的極大值為1.912，小于默認(rèn)值3，沒有發(fā)現(xiàn)異常。t檢驗(yàn)P值均＜0.05，方程相關(guān)性顯著。容忍度均超過0.3，方差膨脹因子（VIF）均小于5，說明自變量之間不存在嚴(yán)重的多重共線性。

表4 定性景觀要素系數(shù)分析Tab.4 Coefficients of qualitative landscaping elements model

續(xù)表4Continued

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

5.1.1 林分結(jié)構(gòu)分析結(jié)果

通過分析，林分結(jié)構(gòu)的景觀評(píng)價(jià)模型為SBE =0.319 + 3.477X28+ 0.852X4+ 0.001X1+1.239X25-0.145X19，對(duì)自變量系數(shù)進(jìn)行歸一化處理后，得到這5個(gè)景觀要素對(duì)于景觀美學(xué)質(zhì)量影響的權(quán)重值為X28（0.609）、X4（0.149）、X1（0.000 18）、X25（0.217）、X19（0.025）。根據(jù)權(quán)重值大小，林分結(jié)構(gòu)對(duì)于景觀美學(xué)質(zhì)量的影響為X28（林層比）＞X25（針葉樹種比例）＞X4（喬木平均冠幅）＞X19（葉面積指數(shù)）＞X1（植株密度）。在與所測(cè)植物群落類型相同的群落中，單要素對(duì)群落美景度的影響有以下幾個(gè)方面：

（1）林層比的變量系數(shù)為3.477，權(quán)重值為0.609，影響度最大。變量值越大，植物群落的層次越豐富，美景度值越高。因此，在創(chuàng)造景觀時(shí)應(yīng)注重使用不同高度的植物，營造高低相接、層次豐富的群落景觀。

（2）針葉樹種比例的變量系數(shù)為1.239，權(quán)重值為0.217。針葉樹種在外形、大小、顏色、質(zhì)感、葉形等方面與闊葉樹有較大區(qū)別，例如圓柏（J.chinen?sis）、側(cè)柏（Platycladus orientalis）、杜松的外形呈圓錐形，樟子松、油松的外形呈卵圓形和塔型，樹干的顏色與質(zhì)地也有差異。適當(dāng)擴(kuò)大其比例，與闊葉樹交錯(cuò)相接，合理布局平面空間，有利于創(chuàng)造豐富的林冠線，豐富群落空間感受，提高新穎感，增加可觀性。

（3）喬木平均冠幅的變量系數(shù)為0.852，權(quán)重值為0.149。冠幅大的喬木可在一定程度上展現(xiàn)其個(gè)體的健康姿態(tài)，具有獨(dú)特觀賞性，有利于營造獨(dú)賞空間，也可提高群落的層次感。

（4）葉面積指數(shù)的變量系數(shù)為-0.145，權(quán)重值為0.025。葉面積指數(shù)過大，會(huì)導(dǎo)致部分植株的體量在群落中過分龐大，如新疆楊和加楊（Populus × ca?nadensis），其成年樹高達(dá)20 m，在空間較小的群落中，會(huì)造成嚴(yán)重的失衡感，過高會(huì)略顯突兀。另一種情況是群落植株過分密集，難以分辨?zhèn)€體的輪廓，眾多個(gè)體混為一體，沒有空間縱深變化，這兩種情況的出現(xiàn)都會(huì)降低群落的美觀程度。

（5）植株密度的變量系數(shù)為0.001，權(quán)重值為0.000 18。植株密度大的植物群落，美景度值較高，但因其系數(shù)小，群落植株密度的提高對(duì)美景度的影響較小，將其控制在適當(dāng)范圍內(nèi)即可，植株過分稀疏或密集均不利于美景度的提升。

5.1.2 群落特征因子分析結(jié)果

通過分析，群落特征因子的景觀評(píng)價(jià)模型為SBE = 8.533 + 0.426X1- 0.678X4- 0.620X8+0.639X9- 0.860X10- 0.323X13- 0.180X14+0.738X15+0.644X16-0.613X18-0.238X19，對(duì)自變量系數(shù)進(jìn)行歸一化處理后，得到11個(gè)景觀要素對(duì)于景觀美學(xué)質(zhì)量影響的權(quán)重值為X1（0.071）、X4（0.114）、X8（0.104）、X9（0.107）、X10（0.144）、X13（0.054）、X14（0.030）、X15（0.124）、X16（0.108）、X18（0.103）、X19（0.040）。根據(jù)權(quán)重值大小，群落特征因子對(duì)于景觀美學(xué)質(zhì)量的影響為X10（樹干形態(tài)）＞X15（樹干質(zhì)地）＞X4（均衡感）＞X16（樹冠質(zhì)地）＞X9（色彩亮度）＞X8（色彩差異）＞X18（季相變化）＞X1（空間形態(tài)）＞X13（輪廓清晰度）＞X19（生長勢(shì)）＞X14（形態(tài)差異）。在與所測(cè)植物群落類型相同的群落中，單要素對(duì)群落美景度的影響有以下幾個(gè)方面：

（1）樹干形態(tài)的變量系數(shù)為-0.860，權(quán)重值為0.144。樹干越通直，其美景度值越高，表明樹木主干筆直的植物群落更受大眾的喜愛。

（2）樹干質(zhì)地的變量系數(shù)為0.738，權(quán)重值為0.124。樹干質(zhì)地偏向于光滑或片層，其美景度值會(huì)更高。光滑的樹干會(huì)帶來顏色和圖案上的變化，例如白樺樹、新疆楊的偏白色樹干，白皮松的迷彩圖案樹干。片層形式的樹干，其易于剝落的樹皮會(huì)帶來色彩和質(zhì)感上的變化。樹干在質(zhì)地上的差異會(huì)帶來色彩、圖案和質(zhì)地等方面的不同，可在垂直層面上給人以新穎的感受。

（3）均衡感的變量系數(shù)為-0.678，權(quán)重值為0.114。植物群落的形態(tài)在整體上趨于均衡，喬木、灌木、地被植物間的大小、高度相互協(xié)調(diào)、合理配置有利于美景度的提高。

（4）樹冠質(zhì)地的變量系數(shù)為0.644，權(quán)重值為0.108。樹冠質(zhì)地偏向于中質(zhì)、細(xì)質(zhì)或混質(zhì)時(shí)，其群落的美景度值更高。樹冠質(zhì)地為中質(zhì)或細(xì)質(zhì)的植物，給人更加細(xì)膩的感覺，例如精心修剪的灌木、常綠喬木等，其外形也更易分辨。同時(shí)擁有粗質(zhì)、中質(zhì)和細(xì)質(zhì)植物的植物群落，在視覺上有不同的距離感，粗質(zhì)植物可以擴(kuò)充空間感，而細(xì)質(zhì)植物具有縮小空間的作用，帶來空間縱深變化，空間變化的感受更加強(qiáng)烈。

（5）色彩亮度的變量系數(shù)為0.639，權(quán)重值為0.107。色彩亮度較低的植物群落美景度值更高，表明大眾更偏好于在色感上端莊穩(wěn)重的植物群落。

（6）色彩差異的變量系數(shù)為-0.620，權(quán)重值為0.104。植物群落內(nèi)植物所屬色系的種類越多，或在同種色系內(nèi)，顏色明暗深淺的變化越大，植物群落的美景度值越高。

（7）季相變化的變量系數(shù)為-0.613，權(quán)重值為0.103。季相變化豐富的植物群落，其美景度值更高，更受大眾的喜愛。

（8）空間形態(tài)的變量系數(shù)為0.426，權(quán)重值為0.071?？臻g相對(duì)封閉，美景度值越高，同時(shí)具備喬木、灌木和地被植物的群落擁有更好的景觀效果，這也符合豐富群落層次的判斷依據(jù)。

（9）輪廓清晰度的變量系數(shù)為-0.323，權(quán)重值為0.054。植物個(gè)體的外形輪廓清晰可辨，植物群落的美景度值較高。清晰的輪廓有利于表現(xiàn)植物各自的形態(tài)特征，有利于營造豐富的空間，能增加其受歡迎的程度。

（10）生長勢(shì)的變量系數(shù)為-0.238，權(quán)重值為0.040。生長勢(shì)良好的植物群落，其美景度值更高，健康的植物個(gè)體，更受大眾的喜歡。

（11）形態(tài)差異的變量系數(shù)為-0.180，權(quán)重值為0.030。在一個(gè)群落中，不同植物個(gè)體之間的形態(tài)差異明顯，其美景度值更高。表明大眾喜愛植物個(gè)體形態(tài)迥異的群落，這種群落有良好的群落構(gòu)圖比例、林冠線和節(jié)奏變化等。

5.2 討論

植物群落的景觀要素是影響群落景觀美景度的因素之一，正確而科學(xué)地選擇要素有利于群落的合理建植和對(duì)景觀的正確評(píng)價(jià)。本研究從定量林分結(jié)構(gòu)與定性特征因子的角度挖掘影響景觀美學(xué)質(zhì)量的全面因素，由于只分析了北方夏季的植物景觀，本研究的結(jié)論和群落特征因子的選擇有一定的應(yīng)用范圍限制。近年來，有些學(xué)者將林分結(jié)構(gòu)引入到評(píng)價(jià)模型中，將植物個(gè)體自身的美學(xué)特征與空間結(jié)構(gòu)結(jié)合有可能成為未來研究的方向之一。