
文章信息
- 汪平, 邢长山, 贾黎明, 温静, 贠小琴
- Wang Ping, Xing Changshan, Jia Liming, Wen Jing, Yun Xiaoqin
- 不同抚育模式对侧柏游憩林风景质量的影响
- Effect of Different Tending Regimes on Scenic Quality of the Platycladus orientalis Recreational Forest
- 林业科学, 2013, 49(3): 85-92
- Scientia Silvae Sinicae, 2013, 49(3): 85-92.
- DOI: 10.11707/j.1001-7488.20130312
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文章历史
- 收稿日期:2012-10-29
- 修回日期:2013-01-07
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作者相关文章
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游憩林是指具有适宜开展游憩活动的自然环境及相应的人工设施,以满足人们欣赏、休闲、娱乐、健身和疗养等多种游憩需求而营建的一种特种用途林(陈鑫峰等,2000)。北京西山地区的森林总体上以发挥风景游憩功能为主,同时兼具保持水土、涵养水源、改善环境质量、保护生物多样性等多种功能。自1992 年批准建立北京西山国家森林公园以来,当地森林的风景游憩功能越来越受到人们的关注和重视(于汝元等,1995)。然而,由于该地区林分枯枝较多,林下灌木杂乱,加上抚育管理相对滞后,导致林分质量不高,其风景游憩等多种功能未能得到充分发挥。如何持续提高森林的风景游憩质量和功能,更好地满足人民群众日益增长的游憩需求,成为当地森林经营者迫切需要解决的关键问题。 科学合理地对游憩林进行经营管理,不仅有利于林分本身质量的提高,而且对于提高居民的身心健康水平以及促进北京山区森林游憩业的发展意义重大。抚育是森林经营管理的一种重要技术措施和手段,不仅可以明显改善森林生态环境,促进林木生长和发育,而且还能优化林分结构,提高林分的风景游憩质量和功能。国内外有关抚育对森林风景质量影响的研究并不多见。国外研究主要关注不同抚育措施的风景效应,从而探讨适合不同林分类型的具体抚育措施(Brunson et al., 1992; Brush,1979; Ribe,2005; Rutherford et al., 1969; Shelby et al., 2003; Silvennoinen et al., 2002; Tyrväinen et al., 2003)。例如: Tyrväinen 等(2003)认为,下木层抚育和间伐措施有利于赫尔辛基城市森林风景质量的提高。此外,部分研究比较了不同间伐强度下林分美景度的差异,从而为寻求合理的间伐强度提供理论依据(Jensen et al., 2009; Vodak et al., 1985)。国内学者普遍认为抚育措施有利于提高林分的风景质量(邓送求等,2010; 李效文,2008),然而这些结论大多是在2 年甚至更短时间内得出的,还需要进一步验证。根据对现有文献的分析,探讨不同抚育模式对游憩林风景质量长期影响的研究尚未见报道。
本文以北京西山国家森林公园内阴、阳坡上的中龄侧柏(Platycladus orientalis)游憩林为研究对象,连续5 年定位监测不同抚育模式下林分的风景质量及主要风景要素的动态,基于SBE 法评价林分抚育的风景作用效果,试图从森林美学的角度探讨适宜的抚育模式及抚育间隔期,以期为北京山区侧柏游憩林的抚育管理提供理论依据和技术参考。
1 研究地区概况西山国家森林公园(39°34' N,116°28' E)位于北京西郊,总面积约5 949 hm2,是距离北京城区最近的一座国家森林公园。公园地势较为平坦,平均海拔350 m 左右,坡度15 ~ 35 °。属暖温带半湿润大陆性季风气候,年均温11.6 ℃,年降水量630 mm,且70% 以上集中于6—8 月,年均蒸发量1 800 mm左右。土壤为山地褐土,发育层次不明显且石砾含量较大,土层厚度一般为30 ~ 50 cm,pH 值为7.5 左右。地带性植被为暖温带落叶阔叶林,但原始植被几乎破坏殆尽,现存植被主要为20 世纪50—60 年代营造的人工林。其中,侧柏林约占林地总面积的35%,是该地区一种典型的人工植被。另外,还有部分油松(Pinus tabulaeformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、元宝枫(Acer truncatum)、黄栌(Cotinus coggygria var. cinerea)、栓皮栎(Quercus variabilis)。天然次生的仅有臭椿(Ailanthus altissima)、山桃(Prunus davidiana)、栾树(Koelreuteria paniculata)、蒙桑(Morus mongolica)等少数树种。林下灌木以荆条(Vitex negundo var. heterophylla)及孩儿拳头(Grewia biloba)等耐旱树种为主。常见草本植物为求米草(Oplismenus undulatifolius)、披针叶苔草(Carex lanceolata)和丛生隐子草(Cleistogenes caespitosa)等少数几种(汪平等,2010; 王超,2007)。
2 研究方法 2.1 样地设置与调查在踏查研究区侧柏游憩林的基础上,于2007 年7 月选择了2 片面积分别为4.6和3.4 hm2 的典型中龄林分,共设置了26 块面积均为15 m × 15 m 的固定样地。其中,阴坡林分有17 块样地,阳坡林分有9 块样地。样地均随机分布于林分中,且距离游道至少5 m。抚育前试验林分概况如表 1 所示。此外,林分中侧柏树干上的枯枝较多,且枝下高均较为低矮。林下灌木高大,总体盖度较大,一般可达到70% 以上。
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以3 cm 为起测胸径对样地进行每木检尺,采用超声波测高仪(Vertex IV,Sweden)测量乔木树高及枝下高。在样地四角各设置1 个5 m × 5 m 的样方,测量灌木层植物高度及盖度,每个样方重复测量3 次。以5% 为等级间距进行盖度分级估测,不足5% 的样方以1% 计(Ares et al., 2010)。以样地中心为抽样点向四角方向各拍摄1 张照片,再从四角向样地中心各拍摄1 张,以此代表该样地的林内风景状况(Brown et al., 1986)。拍摄工作统一在晴天的8: 00 ~ 16: 00 间进行,采用相同的相机、模式、焦距和视高,且每张照片均横向拍摄(李效文等,2007; 俞晓凌等,2011)。在2007—2011 年每年的夏季进行植被调查和照片取样,其中2007 年进行了2 次,即: 林分抚育前的7 月和刚抚育后的8 月。
2.2 林分抚育处理根据课题组前期的林分风景质量评价结果(李效文等,2008),针对阴、阳坡林分实际情况,各制定3 种经初步优化组合的抚育模式(表 2)。按照降低林内枯枝程度、调整林分枝下高、控制灌木层高度与盖度等原则,于2007 年7 月下旬对2 片林分进行以修枝(包括干修和绿修)、割灌和林地清理为主要技术措施的抚育作业。具体作业流程为: 先去除树干上明显的枯枝,再按要求将活枝修到一定的高度,同时进行不同程度的割灌,最后将抚育剩余物、林内垃圾以及可能出现的倒木等运出林外统一处理。抚育过程中,尽量减少对侧柏及阔叶树更新幼苗(树)的破坏和土壤扰动。对14 块阴坡样地和6 块阳坡样地进行了抚育,分别保留3 块样地作为对照。
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以喜好度表征林分的风景质量,并采用SBE 法获取喜好度(贾黎明等,2007; 章志都等,2011; Daniel et al., 1976)。根据图像质量和代表性,在每个样地中精选1 组时间序列照片,将筛选出的共156 张景观照片随机编号制作成幻灯片(Palmer et al., 2001)。以大学生代表公众作为评价者(Brunson et al., 1996; Kellomäki et al., 1984)。于2012 年3 月,在北京林业大学的林学、地理信息系统、水土保持与荒漠化防治3 个专业中,以班级为单位组织121 位大三本科生进行室内评价。
评价采用播放幻灯片(By-Slide)的方式,并选择7 级反应尺度为判断标准,即: 3,2,1,0,-1,-2.,-3,分别代表极喜欢、很喜欢、喜欢、一般、不喜欢、 很不喜欢、极不喜欢(陈鑫峰等,2003; 董建文等,2009)。在正式评价之前,按照Daniel 等(1976)的标准化语言对相关情况作简要说明。评价开始阶段,快速放映几张“预热”幻灯片,使评判者对林分有比较直观的了解,同时训练7 级反应尺度的应用(Clay et al., 2000)。之后,每张待评幻灯片放映8 s,评判者独立观察判断,并在尺度量表上做出相应选择。
2.4 数据统计分析通过对原始尺度量表的认真核查,剔除10 份无效表格,利用111 份完整的表格数据计算喜好度。 喜好度是由林分本身的特征和评判者的审美尺度两方面属性共同决定的,因此必须对评判得分值进行标准化处理,以消除评判者审美尺度的差异。本文采用经典的正态概率分布法进行标准化,获取标准化后的喜好度值,具体计算过程参见相关文献(章志都,2010; Brown et al., 1990)。喜好度值越大,表明林分的风景质量越高,反之亦然。喜好度零值可作为判断林分风景质量可接受性的临界点,即: 若喜好度显著高于零值,表明林分能够为大众接受,反之亦然。
采用One-way ANOVA 过程分析不同抚育模式间喜好度、枝下高、灌木层高度及盖度的差异,并以LSD 法进行多重比较。采用单样本T-Test 分析各抚育模式喜好度与零值的差异。显著性水平设为α = 0.05。统计分析及图表绘制在SPSS 13.0 及Excel 2007 软件中完成。
3 结果与分析 3.1 抚育对林分喜好度的影响阴坡林分3 种抚育模式的喜好度在抚育后的4 年时间里均显著高于对照(P < 0.05),但不同抚育模式间喜好度并无显著差异(表 3)。抚育前,阴坡林分各样地喜好度普遍较低,平均值在- 38 左右,且各模式间喜好度没有显著差异。抚育后第1 个月,3 种抚育模式的喜好度均大幅上升,并且显著高于对照。A1,A2和A3 模式的喜好度分别比对照高出95.6,7 6.0和74.4,而相互之间并未表现出显著差异。在之后的4 年间,虽然3 种抚育模式的喜好度大小排序不一,但相互之间差异不大。可见,3 种抚育模式在短期内均显著提高了阴坡林分的风景质量,而且其风景效应相当。
阳坡林分中,不同抚育模式间喜好度在抚育后的4 年时间里大多有差异显著(P < 0.05)(表 3)。 抚育后第1 个月和第2 年,3 种抚育模式的喜好度均显著高于对照,但各抚育模式间未呈现显著差异。 抚育后第1 年,B1 模式的喜好度显著高于B2 模式及对照,而与B3 模式无显著差异,因而B1 模式的风景效应较好。抚育后第3和第4 年,B1 模式的喜好度显著高于B2,B3 模式及对照,相比之下其风景效应更好。抚育后第4 年,B2 及B3 模式的喜好度已降低到与对照相当的水平。不难看出,3 种抚育模式在短期内均不同程度地提高了阳坡林分的风景质量,且B1 模式的风景效应更好。
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阴坡林分中,3 种抚育模式的枝下高在抚育后均显著高于对照(P < 0.05),且在抚育后的4 年间各自变化幅度均较小(表 4)。抚育前,林分中各样地的枝下高普遍较低,大多在2 m 以下。抚育后第1 个月,3 种抚育模式的枝下高均显著提高,A1,A2和A3 模式分别增加到2.3,3.5和2.8 m。抚育后的第1 ~ 4 年,各抚育模式的枝下高均无显著变化。对照样地的枝下高在调查的5 年间变化不大,仍处在较低矮的状态。可见,3 种抚育模式均不同程度地提高了阴坡林分的枝下高。
阳坡林分中,B2和B3 模式的林分枝下高在抚育后的4 年间均显著高于对照(P < 0.05),而B1 模式与对照无显著差异(表 4)。抚育前,林分各样地的枝下高大多已超过2 m。抚育后,B2和B3 模式的枝下高分别提高到3.8 m和3.4 m 左右,且显著高于对照; 而B1 模式的枝下高一直维持在2 ~ 3 m,与对照差别不大。可见,仅有B2和B3 模式显著提高了阳坡林分的枝下高。
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阴坡林分中,3 种抚育模式的灌木层高度在抚育后均显著低于对照(P < 0.05),且在抚育后的4 年间一直处于较低的状态(表 5)。抚育前,样地灌木植物均较为高大,最高者可达2.80 m。抚育后第1 个月,3 种抚育模式的灌木层高度分别降到0.27,0.33和0.55 m,并且显著低于对照的0.97 m(P < 0.05)。抚育后第1 ~ 4 年,虽然3 种抚育模式的灌木层高度均有所增加,但仍远低于同期的对照水平。不难看出,3 种抚育模式均对阴坡灌木植物的高生长起到明显的控制作用。
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阳坡林分中,B1 模式的灌木层高度在抚育后的4 年间均显著低于对照(P < 0.05)(表 5)。对于B2和B3 模式来说,其灌木层高度仅在抚育后第1 个月显著低于对照(P < 0.05),抚育后第1 ~ 4 年的灌木层高度与对照已无显著差异。可见,B1 模式对阳坡灌木植物的高生长起到了有效的控制作用,而B2和B3 模式仅产生短暂的抑制作用。
3.2.3 抚育对灌木层盖度的影响阴坡林分中,3 种抚育模式的灌木层盖度在抚育后的4 年间均显著低于对照(P < 0.05),而相互之间大多无显著差异。 抚育后第1 个月,3 种抚育模式的灌木层盖度分别降低到15%,10%和20%,且均显著低于对照。抚育后的4 年间,虽然各模式下灌木层盖度均有不同程度的增长,但均显著低于对照,而相互之间大多表现为无显著差异。对照的灌木层盖度在调查期间一直处于较高水平,在70% 左右小幅波动。可以看出,3 种抚育模式在4 年时间里均有效地控制阴坡灌木层盖度的变化。
阳坡林分中,B1和B2 模式的灌木层盖度在抚育后的4 年间均显著低于对照,而相互之间大多无显著差异。B3 模式下,灌木层盖度在抚育后第1 ~ 2 年显著低于对照,但在抚育后第3 ~ 4 年已与对照无显著差异。对照的灌木层盖度在调查期间变动不大,在82% 左右小幅波动。由此可知,B1和B2 两种抚育模式在4 年时间里有效地控制了阳坡灌木层盖度的变化,而B3 模式仅在抚育后2 年内产生明显的控制作用。
3.3 抚育间隔期分析对于阴坡林分而言,3 种抚育模式的喜好度变化趋势较为一致,均经历了一个先迅速升高而后逐渐降低的过程(图 1A)。A1和A2 两种抚育模式下,喜好度在抚育后第2 年已与零值无显著差异(P > 0.05)。而A3 模式下,喜好度在抚育后第3 年才与零值无显著差异(P > 0.05)。据此可以推断,若采用A1 或A2 模式,则抚育间隔期宜为1 年; 若采用A3 模式,则抚育间隔期宜为2 年。
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图1 不同抚育模式下侧柏游憩林2 种林分的喜好度动态 Fig.1 Dynamics of preference degree of two stands in P. orientalis recreational forest under different tending regimes A 代表阴坡林分,B 代表阳坡林分。A represents shady slope stand,and B represents sunny slope stand. |
对于阳坡林分而言,3 种抚育模式的喜好度变化趋势不尽相同。B1 模式的喜好度表现为先迅速升高然后不断波动,而B2和B3 模式均经历了一个先迅速升高然后迅速下降的过程(图 1B)。B1 模式下,喜好度在抚育后的4 年间均显著高于零值(P < 0.05)。B2 模式下,喜好度在抚育后第3 年已与零值无显著差异,在抚育后第4 年甚至显著低于零值。 B3 模式下,喜好度在抚育后第2 ~ 3 年均与零值无显著差异,而在抚育后第4 年已显著低于零值。由上述分析可以推断,若采用B1 模式,则抚育间隔期至少应该为4 年; 若采用B2 模式,抚育间隔期宜为2 年; 采用B3 模式时,抚育间隔期宜为1 年。
4 结论与讨论1)不同抚育模式均能在一定时间内明显改善侧柏游憩林的风景质量,对游憩林实施不同抚育模式具有科学性和合理性。
相关研究已经证明,林内游憩空间越开阔,视觉通透度就越大,相应地越受游人喜爱(Brush,1979; Ruddell et al., 1989)。同时,Ribe(2009)指出,减少林内枯枝和倒木有利于提高林分风景质量。本研究各抚育模式中的修枝措施明显降低林木枯枝程度,不仅极大地消除了林内衰败的景象,而且不同程度地扩展了林分的游憩空间。侧柏为阳性树种,自然状态下树干下部的侧枝会逐渐枯死,并且随着树木的生长不断累积,但枯枝却很难自行断落。如果不采取修枝措施,低矮的枯枝将严重阻碍游人在林内行走,对林分的喜好度产生负面影响(李效文,2008)。这也从另一个方面说明抚育模式中修枝措施的必要性和合理性。Tahvanainen 等(2001)研究表明: 清理林下植被和采伐剩余物将提高林分的可及性,有助于林分风景质量的提高。本研究不同抚育模式中的割灌及林地清理措施在一定时间内维持了灌木层植物的有序生长,既改善了林下植被杂乱的状况,又在一定程度上提高了林分的可及性。因此,各抚育模式均不同程度地提高了林分喜好度,从而有利于林分风景质量的改善。
2)阴坡林分3 种抚育模式(A1,A2和A3)的风景效应均较为理想,阳坡林分中的B1 模式效果更好。在研究区侧柏游憩林的抚育实践中,若仅从效果的角度考虑,阴坡林分可在3 种抚育模式中根据实际情况灵活选择,阳坡林分中则建议选择B1模式。
阴坡林分中,3 种抚育模式均显著提高了林分枝下高。抚育后的4 年间,A1 及A3 模式将林分枝下高维持在2 ~ 3 m,A2 模式则维持在3 ~ 4 m(表 4)。前期研究表明: 阴坡侧柏林喜好度随着枝下高的提高而增加,但是当枝下高在2 ~ 4 m 范围内变动时,林分喜好度实际上变化不大(李效文,2008)。 所以,各抚育模式中的修枝措施对林分喜好度的贡献基本一致。同时,3 种抚育模式均将灌木层高度控制在0.5 ~ 1 m,总体上将灌木层盖度控制在30% 以内(表 5 ~ 6)。在此范围内,不同程度割灌措施的效果相似。综合来看,3 种抚育模式表现出相似的风景效应。究其原因认为: 阴坡立地条件较好,抚育措施在一定程度上促进了乔木层的生长,而乔木层抑制了灌木层的生长,从而导致灌木层在较长时间内(4 年)生长缓慢,从而维持了较高的林分喜好度(图 1A)。
阳坡林分中,不同程度的修枝措施对林分喜好度的提升效果也较为一致(表 4)。前期研究表明: 阳坡侧柏林喜好度会随着灌木层盖度的增大而降低,而且灌木层高度大于0.5 m 时,喜好度也会随着灌木层高度的增大而降低(李效文,2008)。抚育后的4 年间,尽管3 种抚育模式(B1,B2和B3)的喜好度均随着灌木层高度增加而下降,但B1 模式灌木层高度始终低于其他2 种模式(表 5),其喜好度下降更趋于缓慢。同时,B1 模式的灌木层盖度也略低于其余2 种模式(表 6)。最终,B1 模式的效果表现得更加明显和稳定。究其原因,推测可能是由于阳坡立地条件较差,加上光照充足,抚育措施可能在短期内解放了灌木层并促进其生长,因此导致相对低强度抚育模式(B1)的喜好度提高,而高强度抚育模式(B2和B3)在抚育后3 ~ 4 年内灌木迅速恢复生长,导致喜好度下降,并在这段时间内迅速倒退到对照状态(图 1B)。可以预见,B1 模式的林分喜好度可能在更长时间内将维持不变。
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3)综合考虑抚育的效果及持续时间,阴坡林分更适合采用A3 模式(修枝高度2 ~ 3 m + 割灌保留盖度约20% + 林地清理),相应的抚育间隔期宜定为2 年; 阳坡林分更适合采用B1 模式(修枝高度2 ~ 3 m + 割灌保留盖度约25% + 林地清理),且抚育间隔期至少为4 年。
据上述分析,若仅考虑抚育措施的有效时间,则A1和A2 模式的间隔期宜为1 年,A3 模式的间隔期宜为2 年; B1 模式的间隔期至少为4 年,B2 模式的间隔期宜为2 年,而B3 模式的间隔期宜为1 年。在森林经营实践中,当几种可选的抚育方案效果相似时,选择较长时间的抚育间隔期显然更符合经济原则。因而,阴坡林分的抚育间隔期宜定为2 年。阳坡林分中,由于B2和B3 模式在后期的风景效应下降明显,故倾向于选择B1 模式,相应的抚育间隔期就至少为4 年。至于究竟几年才合适,则需要开展进一步的评价才能得出定论。
本研究之所以采用喜好度作为判断抚育间隔期的标准,是因为喜好度零值是大众对林分是否可接受,或者说是林分风景质量是否值得肯定的临界点。 在现实的林分抚育实践中,不能等到抚育林分的风景质量降到对照林分的低水平时,才采取下一次的抚育措施。而是应该在林分风景质量接近临界值时,及时开展相应的抚育工作。根据分析结果以及对试验林分的观测认为: 对于该地区满足抚育条件的林分,在开展第2 次抚育时,应该以推荐模式中的割灌和林地清理措施为主,而以修枝措施为辅。因为在抚育间隔期里,新产生的枯枝并不多见; 而林下灌木的生长较为稳定,尤其是阳坡灌木,生长依然旺盛。
影响林分风景质量的要素很多,诸如林分年龄、 密度、胸径、郁闭度、枯枝程度、林分下层统一度以及林分通透度等(王雁等,1999)。采取不同模式的抚育措施后,林内各种风景要素均会受到直接或间接的影响,因而会不同程度地影响林分的风景质量。 究竟哪种风景要素的影响最大,需要视具体的林分类型而定。本文仅选择林分枝下高、灌木层高度及盖度来解释林分喜好度的变化,是因为它们在侧柏林风景质量评价模型中的贡献率靠前,其他风景要素则居于次要地位(李效文,2008)。
本文从森林美学的角度,探讨了适合侧柏游憩林的优化抚育模式和间隔期。对于游憩林的抚育管理,应坚持风景游憩功能和生态功能并重的原则,理想目标是在两者之间找到最佳的平衡点,即在保证林分稳定性和生态功能的基础上提高其美学和游憩功能(沈国舫等,2011)。从这种意义上来说,有必要进一步开展抚育对游憩林风景质量和生态功能影响的长期评价,通过综合分析得出的结论将更加可靠,更能够切实指导北京山区游憩林的经营管理。
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