山地風(fēng)景林分類策略及其應(yīng)用領(lǐng)域?

穆艷霞 王 錦 張 喆 林文月

西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院 昆明 650224

對(duì)山地風(fēng)景林進(jìn)行科學(xué)分類是有效保護(hù)和合理利用森林資源的前提[1]， 是實(shí)現(xiàn)山地風(fēng)景林多種經(jīng)營(yíng)的重要基礎(chǔ)， 也是進(jìn)一步構(gòu)建山地風(fēng)景林理論體系和深入開展山地風(fēng)景林結(jié)構(gòu)分析、 功能評(píng)價(jià)、 規(guī)劃設(shè)計(jì)、 建設(shè)經(jīng)營(yíng)等綜合研究的先決條件。 然而， 目前山地風(fēng)景林的分類方式、 方法、適用尺度和應(yīng)用領(lǐng)域區(qū)別較大， 各分類體系缺乏可比性和普適性， 不利于山地風(fēng)景林同類型研究的相互借鑒。 系統(tǒng)梳理已有的分類方式及其應(yīng)用領(lǐng)域， 總結(jié)分類方法， 構(gòu)建山地風(fēng)景林分類綜合體系， 有助于深化對(duì)山地風(fēng)景林類型特征的認(rèn)識(shí)，并可為后續(xù)研究中合理地分類決策提供參考。

1 山地風(fēng)景林概念

山地風(fēng)景林的概念由“山地” 和“風(fēng)景林”兩部分組成。 “山地” 屬于地理學(xué)概念， 鐘祥浩等[2]提出山地指陸地上擁有一定的海拔高度、 相對(duì)高度和陡度的高地及谷地復(fù)合類型的地域?！帮L(fēng)景林” 的概念最早在1977 年由Arthur[3]提出，指具有較高美學(xué)價(jià)值并以滿足人們審美需求為目標(biāo)的森林的總稱。 目前， 國(guó)內(nèi)外對(duì)于“風(fēng)景林”的認(rèn)識(shí)主要分為3 種: 第1 種強(qiáng)調(diào)視覺審美功能[3－4]； 第2 種強(qiáng)調(diào)游憩功能[5]； 第3 種是在公眾觀賞游憩等需求的基礎(chǔ)上， 還考慮環(huán)境美化、 生態(tài)維護(hù)等綜合功能[6]。 本文認(rèn)定的山地風(fēng)景林為:位于山地或具備山地特征的地域上， 具有一定規(guī)模， 以景觀觀賞、 游憩為主要功能， 兼具生態(tài)、防護(hù)等綜合功能的森林群落。 有學(xué)者提出山地型風(fēng)景林[7]、 山地坡面風(fēng)景游憩林[8]等概念， 其內(nèi)涵與山地風(fēng)景林實(shí)為一致。

2 山地風(fēng)景林分類

山地風(fēng)景林受人類影響較大， 其樹種組成、分布格局、 動(dòng)態(tài)變化有別于自然森林， 且包含其他非林分組成要素(道路系統(tǒng)、 服務(wù)小品等)，因此， 山地風(fēng)景林分類與傳統(tǒng)森林植被分類[9]有一定差異。 同時(shí)， 山地風(fēng)景林所處區(qū)域空間差異較大， 致使其氣候、 植被等各不相同， 且基于不同研究目的， 選取的尺度也不盡一致， 使其分類具有多樣化指向性。 本文根據(jù)氣候區(qū)、 植被生境、森林景觀異質(zhì)性、 建設(shè)經(jīng)營(yíng)4 種分類依據(jù)， 結(jié)合宏觀(內(nèi)陸、 國(guó)家、 區(qū)域、 省、 市、 縣等)、 中觀(某一特定山地風(fēng)景林經(jīng)營(yíng)區(qū)域) 和微觀(內(nèi)部特征大體一致， 與鄰近地段有明顯區(qū)別的植物群落， 即林分) 尺度分異， 評(píng)述現(xiàn)有山地風(fēng)景林的分類方式及其應(yīng)用領(lǐng)域。

2.1 依據(jù)氣候區(qū)分類

宏觀尺度上， 氣候分異產(chǎn)生的 “三向地帶性” (緯向、 經(jīng)向、 垂直) 是傳統(tǒng)森林分類的重要依據(jù)， 山地風(fēng)景林氣候區(qū)分類借鑒其成果用于宏觀綜合發(fā)展規(guī)劃， 為保護(hù)利用森林資源提供依據(jù)。 有研究按氣候帶將中國(guó)森林劃分為寒溫帶針葉林， 溫帶針闊混交林， 暖溫帶落葉闊葉林， 亞熱帶常綠闊葉林和熱帶、 亞熱帶雨林季雨林5類[10]； 另有研究在此基礎(chǔ)上增加青藏高原高寒植被， 刪除亞熱帶雨林季雨林[11]。 隨著研究的深入， 有學(xué)者在氣候區(qū)帶大框架下， 從森林生態(tài)系統(tǒng)的角度劃分中國(guó)森林為7 類[12]， 即溫帶針葉林， 溫帶針葉－落葉闊葉混交林， 溫帶落葉闊葉林， 亞熱帶常綠闊葉林(含常綠闊葉－落葉闊葉混交林， 硬葉常綠闊葉林， 竹林)， 亞熱帶山地、亞高山針葉林及針葉－闊葉混交林， 熱帶季雨林(含紅樹林、 珊瑚島常綠林)， 以及熱帶雨林。 不過(guò)， 目前我國(guó)森林氣候區(qū)分類尚無(wú)被廣泛認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)， 區(qū)劃界定存在地域交叉， 因此， 以傳統(tǒng)森林氣候分類為參照， 建立山地風(fēng)景林氣候區(qū)分類系統(tǒng)， 并實(shí)現(xiàn)三維空間落實(shí)有待繼續(xù)研究。

2.2 依據(jù)植被生境分類

目前植被生境分類在宏觀尺度多依托于傳統(tǒng)森林植被分類， 在中、 微觀尺度則形成了針對(duì)山地風(fēng)景林的分類。 植被生境分類有助于正確認(rèn)識(shí)宏觀、 中觀尺度的植被生境特征和演變規(guī)律[13]，預(yù)測(cè)植被類型[14]； 在中觀、 微觀尺度主要研究山地風(fēng)景林的群落生態(tài)特征[15]， 及其與公眾審美[16]， 視覺[17]， 生理、 心理的響應(yīng)機(jī)制[18]和游憩適宜性[19]等功能。

宏觀尺度的分類依據(jù)主要有2 種。 一種是植被: 國(guó)家尺度上， 我國(guó)依據(jù)植被類型完成《中華人民共和國(guó)植被圖(1 ∶1 000 000) 》 并不斷補(bǔ)充更新[20]； 城市尺度上， 有研究按照植被類型、群系組、 群系、 群叢4 級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行分類[21]。 另一種是植被與生境: 國(guó)家尺度上， 美國(guó)按照地貌特征和植被區(qū)系劃分出8 個(gè)等級(jí)， 建立一個(gè)持續(xù)更新的國(guó)家植被類型數(shù)據(jù)庫(kù)[22]； 區(qū)域尺度上， 有植被類型、 海拔、 坡向、 坡度和土壤等分類指標(biāo)[14]； 省域尺度上， 有學(xué)者依據(jù)植被特征和氣候、 溫度、 土壤、 雨量等因子劃分福建省植被，并選出適于培育風(fēng)景林的主要鄉(xiāng)土觀賞樹種[1]。

中觀尺度的分類依據(jù)與宏觀尺度類似， 一種以植物組成進(jìn)行精細(xì)分類[13]； 另一種以植被與生境分類， 具體有植被類型、 密度、 地貌[17]、 樹種、土壤、 濕度、 有效光照和干擾動(dòng)態(tài)等指標(biāo)[23]。

微觀尺度劃分依據(jù)有林分結(jié)構(gòu)、 林分與生境2 種。 按照林分結(jié)構(gòu)分類主要有林齡[24]、 林分密度[25]、 樹種組成[26]等(表1): 日本學(xué)者按照生活型將林床景觀分為草本型、 自然草本型、 花木型和雜木型4 類[27]； O'Hara 等結(jié)合林木生長(zhǎng)過(guò)程和林貌空間結(jié)構(gòu)劃分為初生稀疏型、 競(jìng)爭(zhēng)開敞型、競(jìng)爭(zhēng)郁閉型、 下層復(fù)育型、 未成熟多層林、 成熟多層林和成熟單層林7 類[28]； 此外， 有研究根據(jù)林分整體物種多樣度、 樹種豐富度等指標(biāo)進(jìn)行物種多樣性分類[16]。 按照林分與生境分類主要依據(jù)有地質(zhì)地貌、 植物種類與演替規(guī)律等[19]。

目前山地風(fēng)景林的植被生境分類在宏觀尺度還很欠缺， 而中、 微觀尺度在具體分類指標(biāo)選取上尚不全面系統(tǒng)， 有待整合與探索， 且不同分類尺度間的銜接性研究也比較欠缺， 不利于全尺度分類體系構(gòu)建。

表1 植被生境微觀尺度分類

2.3 依據(jù)森林景觀異質(zhì)性分類

森林景觀異質(zhì)性分類是基于景觀生態(tài)學(xué)原理，以森林生態(tài)系統(tǒng)為主體， 根據(jù)景觀異質(zhì)性確定其組成要素及空間分布格局[29]， 受到自然地理、 經(jīng)濟(jì)社會(huì)等因素的綜合影響。 山地風(fēng)景林森林景觀分類主要涉及宏觀和中觀尺度， 在具體指標(biāo)選取上受到一定傳統(tǒng)森林植被分類影響， 其分類結(jié)果是研究山地風(fēng)景林景觀格局、 生態(tài)功能、 動(dòng)態(tài)變化過(guò)程的基礎(chǔ)[29－31]， 同時(shí)也為規(guī)劃建設(shè)經(jīng)營(yíng)提供理論與技術(shù)支持[32－33]。

宏觀尺度為多因素綜合分類。 一是內(nèi)陸尺度，Gond 等根據(jù)多光譜影像和植被數(shù)據(jù)、 野外觀測(cè)數(shù)據(jù)和環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)區(qū)分南美洲Guiana 次大陸森林景觀類型[30]。 二是國(guó)家尺度， 有學(xué)者建立景觀尺度層、 景觀基質(zhì)層、 景觀結(jié)構(gòu)層、 景觀功能層4級(jí)系統(tǒng)， 提出中國(guó)森林景觀分類標(biāo)準(zhǔn)和分類體系[34]。 三是區(qū)域尺度， 分類依據(jù)有植被類型、 氣候、 地形地貌和土壤等[31，35]。 四是省域尺度， 有植被類型、 演替序列、 潛在植被類型、 物種遷徙、生物入侵、 植被與環(huán)境相關(guān)性和生產(chǎn)管理需要[36]等指標(biāo)。 五是城市尺度， 有學(xué)者依據(jù)林地類型、植被類型、 優(yōu)勢(shì)樹種等建立4 級(jí)分類數(shù)據(jù)庫(kù)， 并結(jié)合海拔、 坡度、 坡向、 坡位等環(huán)境因子形成環(huán)境耦合的多尺度分類系統(tǒng)[37]。

中觀尺度同樣采用多因素分類， 具體有2 種分類方式。 一種是經(jīng)營(yíng)分類， 有學(xué)者提出3 級(jí)分類系統(tǒng)[38]， 分別以地類、 外貌特征和經(jīng)營(yíng)管理方式、 優(yōu)勢(shì)種群落類型為分類依據(jù)； 另一種是景觀格局與生態(tài)過(guò)程分類， 有地貌、 起源、 齡組[32]、土地覆蓋類型、 森林演替階段和功能斑塊類型等指標(biāo)[33]。

森林景觀異質(zhì)性分類可以彌補(bǔ)較大尺度主要參照傳統(tǒng)森林植被分類造成的局限性， 為多維度分類提供新的思路方法， 但在微觀尺度分類研究、 分類結(jié)果的精度性和實(shí)效性、 社會(huì)性分類指標(biāo)與自然性分類指標(biāo)的綜合分析等方面仍有所欠缺。

2.4 依據(jù)建設(shè)經(jīng)營(yíng)分類

山地風(fēng)景林建設(shè)經(jīng)營(yíng)分類適用于宏觀尺度綜合規(guī)劃制定， 以及中觀、 微觀尺度功能布局、 建設(shè)提升和經(jīng)營(yíng)管理。

宏觀尺度分類主要體現(xiàn)在城市層面， 依據(jù)上位規(guī)劃進(jìn)行功能布局和類型劃分[39]。

中觀尺度主要有總體布局和具體區(qū)劃2 種分類方式。 總體布局多考慮主導(dǎo)功能、 空間結(jié)構(gòu)等因素[7]； 另有按建設(shè)方式[7]分為新造式、 改造式， 按人類活動(dòng)影響程度[40]分為管理式、 自然式， 以及按保護(hù)級(jí)別[1]分為核心保護(hù)、 重點(diǎn)保護(hù)、 一般保護(hù)等類型。 具體區(qū)劃主要依據(jù)分區(qū)功能和經(jīng)營(yíng)目的分類， 如以經(jīng)營(yíng)方向和集約程度劃分主功能區(qū)， 以功能區(qū)界、 林種、 地類劃分林班， 以物種組成、 土地類別、 景觀游憩方式、 權(quán)屬、 起源劃分小班， 建立區(qū)劃系統(tǒng)[41]；此外， 還有將游客的空間視域感知程度與功能定位、 植被分布、 森林起源、 立地條件等進(jìn)行疊置分析來(lái)分類[42]。

微觀尺度的分類依據(jù)主要有美學(xué)措施[43]、 撫育措施[44]和多重功能[1，4－5](表2)。 近年來(lái)， 以視覺和游憩特征、 植物多樣性、 經(jīng)營(yíng)方式、 林分景觀結(jié)構(gòu)等因子[45－46]綜合分類趨勢(shì)明顯。

建設(shè)經(jīng)營(yíng)分類直接針對(duì)山地風(fēng)景林進(jìn)行， 實(shí)踐性較強(qiáng)， 但主要為定性分類， 存在主觀性較強(qiáng)、分類項(xiàng)目和類目不統(tǒng)一不全面、 宏觀尺度的綜合規(guī)劃缺乏、 可比性與普適性不足等問(wèn)題。

表2 建設(shè)經(jīng)營(yíng)微觀尺度分類

2.5 分類方法

山地風(fēng)景林分類方法主要有定性、 定量2 種。定性分類的等級(jí)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、 結(jié)果直觀， 主要用于氣候區(qū)分類、 植被生境微觀尺度分類、 少量森林景觀異質(zhì)性分類以及大部分建設(shè)經(jīng)營(yíng)分類。 定量分類更具科學(xué)系統(tǒng)性， 且能實(shí)現(xiàn)多尺度精確性空間銜接和落實(shí)， 主要在宏觀、 中觀尺度的植被生境分類、 森林景觀異質(zhì)性分類中運(yùn)用， 主要包括數(shù)據(jù)獲取和解譯、 分類數(shù)據(jù)庫(kù)建立、 等級(jí)構(gòu)建與類型歸并3 個(gè)步驟。 1) 數(shù)據(jù)獲取和解譯是用ENVI、 PCI Geomatica、 eCognition、 ArcGIS 和MapInfo[24，29]等軟件， 對(duì)遙感影像和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和數(shù)字化。 2) 分類數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建是對(duì)分類因子進(jìn)行篩選并對(duì)應(yīng)到分類空間單元的過(guò)程， 主要用到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[13]、 非度量多維標(biāo)度[16]、線性判別分析[30]、 去趨勢(shì)典型對(duì)應(yīng)分析[36]、 支持向量、 決策樹[24，31]、 隨機(jī)森林[14]、 最大似然監(jiān)督分類[33]等方法。 3) 等級(jí)構(gòu)建與類型歸并主要用到主成分分析和聚類分析[1]。 此外， 建設(shè)經(jīng)營(yíng)分類中逐漸用到定量方法， 如在中觀尺度引入空間視域分析[42]， 另有基于微觀尺度景觀照片， 通過(guò)ArcGIS 和Fragstats 軟件提取斑塊指數(shù)， 并結(jié)合聚類分析、 ANOVA 分析[46]劃分林內(nèi)景觀。

3 分類綜合體系構(gòu)建

山地風(fēng)景林分類綜合體系構(gòu)建應(yīng)借鑒植被分類原則， 以傳統(tǒng)森林植被分類成果為基礎(chǔ)， 以景觀游憩功能為導(dǎo)向， 同時(shí)需考慮生態(tài)維護(hù)、 社會(huì)文化需求， 以及苗木培育供應(yīng)、 經(jīng)營(yíng)管理等因素。具體構(gòu)建時(shí)， 可首先從宏觀尺度依據(jù)氣候區(qū)、 植被生境、 森林景觀異質(zhì)性、 建設(shè)經(jīng)營(yíng)(宏觀規(guī)劃) 多維指標(biāo)進(jìn)行分類， 將各種分類結(jié)果進(jìn)行空間疊加， 重疊交界線最多的地域可作為這一尺度的分類區(qū)間， 再結(jié)合實(shí)際進(jìn)行比選， 最終得到最優(yōu)分類決策模型。 同理依次構(gòu)建中觀、 微觀分類決策模型， 該過(guò)程也可由微觀至中觀、 再到宏觀尺度， 根據(jù)差異程度逐級(jí)聚集成分類綜合體系。此外， 不同尺度的分類維度指標(biāo)存在差異， 即使某一維度可以貫穿多個(gè)尺度， 其在不同尺度上的具體特征和指標(biāo)仍有所側(cè)重， 且各分類方式、 分類維度在不同區(qū)域的閾值選擇與影響力也有差異。所以， 在實(shí)際構(gòu)建時(shí)， 應(yīng)為動(dòng)態(tài)指標(biāo)選擇預(yù)留空間， 以便調(diào)整優(yōu)化。

4 問(wèn)題與展望

目前山地風(fēng)景林分類內(nèi)容龐大、 分類方式多樣、 覆蓋領(lǐng)域較為全面， 但在普適性、 科學(xué)性、動(dòng)態(tài)性等方面仍存在不足: 一是分類區(qū)域呈零星點(diǎn)狀分布， 不同分類方式、 分類系統(tǒng)缺乏可比性和普適性。 二是分類方法以定性居多， 定量分類尚處于初期探索階段， 缺乏量化細(xì)分基礎(chǔ)與多尺度空間落實(shí)。 三是分類結(jié)果應(yīng)用檢測(cè)與動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制尚未建立， 不利于分類適用性的持續(xù)更新提升。

山地風(fēng)景林作為森林生態(tài)系統(tǒng)， 是具有等級(jí)結(jié)構(gòu)的層次系統(tǒng)， 這種等級(jí)層次與其所處的尺度密切相關(guān)， 不同層次、 不同尺度的生態(tài)系統(tǒng)具有不同的組分、 格局、 動(dòng)態(tài)過(guò)程和發(fā)展機(jī)制[43]； 而作為社會(huì)服務(wù)系統(tǒng)， 其多重功能和經(jīng)營(yíng)管理也因?qū)哟巍?尺度差異而不同。 今后在山地風(fēng)景林分類時(shí)應(yīng)考慮這兩種屬性間的耦合效應(yīng): 首先， 多尺度、 多維度全面調(diào)查山地風(fēng)景林資源現(xiàn)狀； 其次，明確山地風(fēng)景林在氣候區(qū)、 植被生境、 森林景觀異質(zhì)性和建設(shè)經(jīng)營(yíng)4 種維度的分類指標(biāo)與宏觀、中觀、 微觀尺度的空間對(duì)應(yīng)和類型差異， 建立全尺度分類格局與多維度、 多層次分類數(shù)據(jù)庫(kù)； 再次， 需考慮其他干擾因素， 形成應(yīng)用檢測(cè)與動(dòng)態(tài)更新機(jī)制； 另外， 將景觀生態(tài)學(xué)、 統(tǒng)計(jì)學(xué)、 3S 技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)等理論和方法運(yùn)用到分類中， 以求形成系統(tǒng)全面而普遍適用的山地風(fēng)景林綜合分類系統(tǒng)， 為后續(xù)研究實(shí)踐提供基礎(chǔ)支撐。