基于AHP法的喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)

李國(guó)林 馬瑞鵬 王羽鵬 張愛萍 郝昕

摘要 ［目的］闡釋喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量的主要影響因子，反映興隆山保護(hù)區(qū)喬木林景觀質(zhì)量的高低。［方法］在甘肅興隆山保護(hù)區(qū)油松純林、青杄純林、山楊-白樺混交林等6種喬木林景觀林內(nèi)設(shè)置18個(gè)典型樣地。在對(duì)樣地全面踏查的基礎(chǔ)上，采用AHP法構(gòu)建喬木林景觀質(zhì)量?jī)r(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)喬木林景觀進(jìn)行美學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)，按權(quán)重計(jì)算各喬木林景觀的綜合得分，根據(jù)綜合得分情況，劃分喬木林景觀等級(jí)，分析景觀因子對(duì)美學(xué)質(zhì)量的影響。［結(jié)果］甘肅興隆山保護(hù)區(qū)遼東櫟－白樺混交林、山楊－白樺混交林和云杉－山楊混交林景觀美學(xué)質(zhì)量屬于等級(jí)1，景觀美學(xué)質(zhì)量均處于較高水平；青杄純林和落葉松純林景觀美學(xué)質(zhì)量屬于等級(jí)2，景觀美學(xué)質(zhì)量處于一般水平；油松純林景觀美學(xué)質(zhì)量屬于等級(jí)3，景觀美學(xué)質(zhì)量處于較低水平。運(yùn)用景觀學(xué)、生態(tài)學(xué)、森林培育學(xué)和園林學(xué)等相關(guān)知識(shí)，通過撫育間伐、修剪、移植和補(bǔ)植彩葉闊葉樹種和其他植物等措施，調(diào)整林分空間，能有效地提高喬木林景觀質(zhì)量，形成良好的景觀分布格局。［結(jié)論］喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量的提升對(duì)于甘肅興隆山保護(hù)區(qū)發(fā)展森林旅游業(yè)和資源環(huán)境的保護(hù)事業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞 層次分析法；喬木林景觀；美學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)；甘肅興隆山保護(hù)區(qū)

中圖分類號(hào) X173? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2024）11-0111-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.11.024

Evaluation of Aesthetic Quality of Arbor Forest Landscape Based on AHP Method—Taking Xinglongshan Nature Reserve in Gansu Province as an Example

LI Guo-lin1， MA Rui-peng1， WANG Yu-peng2 et al

（1.Gansu Xinglongshan National Nature Reserve Management Center，Lanzhou，Gansu 730117;2.Marco River Forestry Bureau of Qinghai Province， Guoluo， Qinghai 814300）

Abstract ［Objective］To elucidate the main influencing factors of the aesthetic quality of tree forest landscape and reflect the level of tree forest landscape quality in Xinglongshan Nature Reserve. ［Method］18 typical plots were set up in 6 types of tree forest landscape forests in Xinglongshan Nature Reserve，Gansu，including pure Pinus tabulaeform is forest，pure Pinus picea forest，and mixed poplar birch forest. On the basis of a comprehensive inspection of the sample plot，the AHP method is used to construct an evaluation index system for the quality and value of the arbor forest landscape. The aesthetic quality of the arbor forest landscape is evaluated，and the comprehensive scores of each landscape type are calculated based on a certain weight. Based on the comprehensive scores，the landscape grade is divided，and the impact of landscape factors on aesthetic quality is analyzed. ［Result］The results show that the landscape aesthetic quality of Liaodong oak birch mixed forest，poplar birch mixed forest，and spruce poplar mixed forest in Xinglongshan Nature Reserve，Gansu belongs to level 1，and the landscape aesthetic quality is at a high level;the aesthetic quality of the landscape in the pure forests of Qingqian and Larch belongs to level 2，and the aesthetic quality of the landscape is at an average level;the aesthetic quality of the pure forest landscape of Pinus tabulaeformis belongs to level 3，and the aesthetic quality of the landscape is at a relatively low level. By utilizing relevant knowledge in landscape，ecology，forest cultivation，and horticulture，and taking measures such as thinning，pruning，transplanting，and replanting colorful broad-leaved tree species and other plants，adjusting forest space can effectively improve the landscape quality of tree forests and form a good landscape distribution pattern. ［Conclusion］The improvement of the aesthetic quality of tree forest landscape has important practical significance for the development of forest tourism and the protection of resources and environment in Xinglongshan Nature Reserve，Gansu Province.

Key words Analytic hierarchy process;Tree forest landscape;Aesthetic quality evaluation;Gansu Xinglongshan National Nature Reserve

基金項(xiàng)目 甘肅省林業(yè)和草原局2021年自列省級(jí)林業(yè)和草原科技項(xiàng)目（2021kj068）。

作者簡(jiǎn)介 李國(guó)林（1973—），男，甘肅榆中人，高級(jí)工程師，從事自然保護(hù)區(qū)管理研究。*通信作者，高級(jí)工程師，從事森林保護(hù)研究。

收稿日期 2023-07-17；修回日期 2023-08-04

森林景觀是指人們?cè)谀骋粫r(shí)空點(diǎn)上視野所及的以森林植被為主體的一種自然景色。它以喬木為主體，包括野生動(dòng)物、草本植物和灌木等生物種類相互關(guān)聯(lián)、相互依存而形成的森林景色，按構(gòu)成要素，森林景觀具有屏障、構(gòu)造、襯托、協(xié)調(diào)等美學(xué)功能，其美學(xué)特性主要體現(xiàn)在體態(tài)、色彩、聲響、氣味和形狀等方面［1］。國(guó)內(nèi)學(xué)者在借鑒國(guó)外森林景觀質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，對(duì)森林景觀質(zhì)量的評(píng)價(jià)做了相應(yīng)的研究，取得了豐碩的成果［2-5］；也有研究人員根據(jù)景觀評(píng)價(jià)結(jié)果，建立了構(gòu)景因素與美學(xué)質(zhì)量之間的關(guān)系模型，提出了景觀美學(xué)調(diào)控對(duì)策、森林撫育技術(shù)及相應(yīng)的經(jīng)營(yíng)策略［6-7］。

由于森林景觀質(zhì)量評(píng)價(jià)依賴于其自然特性和評(píng)價(jià)者的主觀感受，評(píng)價(jià)較為困難。隨著統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，森林景觀評(píng)價(jià)經(jīng)歷了由定性向定量轉(zhuǎn)變的過程。在森林景觀質(zhì)量評(píng)價(jià)過程中，AHP法能克服定性評(píng)判或僅根據(jù)幾項(xiàng)數(shù)量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的缺點(diǎn)，能夠綜合考慮各種因素，使定量與定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化較為容易。通過定量評(píng)判，可以得到森林景觀質(zhì)量影響因素的定量描述，并將這些定量描述根據(jù)評(píng)判指標(biāo)等級(jí)準(zhǔn)確地進(jìn)行定性描述，從而使定性描述有了數(shù)量上的依據(jù)，評(píng)價(jià)結(jié)果摒棄了決策的主觀片面性，相對(duì)客觀公正［8-9］。

筆者以甘肅興隆山保護(hù)區(qū)喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法為立足點(diǎn)，采用AHP法，篩選出五大類23個(gè)因子組成的喬木林景觀質(zhì)量?jī)r(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，按權(quán)重分別計(jì)算各喬木林景觀的綜合得分，根據(jù)綜合得分情況，劃分喬木林景觀等級(jí)，從而反映不同喬木林景觀質(zhì)量的高低，以期為甘肅興隆山保護(hù)區(qū)森林景觀改造及森林資源保護(hù)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

甘肅興隆山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于甘肅省榆中縣境內(nèi)，地理坐標(biāo)103°50～104°10′E，35°38′～35°58′N，由興隆山與馬啣山2組平行山系組成，屬祁連山的東延余脈，總面積2.96萬(wàn)hm2。全區(qū)森林覆蓋率為76.62%，活立木總蓄積量70.76萬(wàn)ｍ3［10］。主要保護(hù)對(duì)象為森林生態(tài)系統(tǒng)及其生物多樣性、珍貴稀有動(dòng)植物及其棲息地、水源涵養(yǎng)林和植被垂直帶的典型自然景觀。興隆山保護(hù)區(qū)為溫帶半濕潤(rùn)大陸性氣候，春季多風(fēng)少雨，夏季降水較多，年均氣溫4.1 ℃，年降水量621.6 mm，年蒸發(fā)量918.6 mm，年均相對(duì)濕度68%。區(qū)內(nèi)植被類型復(fù)雜多樣，有寒溫性針葉林、落葉闊葉林、常綠闊葉灌叢等6個(gè)植被型，冷杉林、云杉林、杜鵑灌叢等20個(gè)群系組，巴山冷杉林、青杄林、烈香杜鵑灌叢等30個(gè)群系［11］。植被垂直分布界線明顯，種類相當(dāng)豐富，森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，動(dòng)植物資源、礦產(chǎn)資源和水資源十分豐富，是黃土高原上有典型意義的自然綜合體，被稱為“隴右黃土高原生物多樣性中心”［12-14］。

1.2 樣地設(shè)置與數(shù)據(jù)采集

筆者在對(duì)甘肅興隆山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)喬木林景觀踏查的基礎(chǔ)上，選取代表性較強(qiáng)的油松純林、落葉松純林、青杄純林、山楊－白樺混交林、遼東櫟－白樺混交林和云杉－山楊混交林6種喬木林景觀，每種喬木林景觀設(shè)置3個(gè)樣地（0.067 hm2），共設(shè)置18個(gè)典型樣地。選取喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量的主要影響因子，在設(shè)置的18個(gè)典型樣地展開調(diào)查，記錄樣地中的植物組成、數(shù)量、灌木蓋度、草本蓋度、生活型枯倒樹木郁閉度等因子，并拍攝典型照片，之后按照各指標(biāo)類目賦值表對(duì)樣地進(jìn)行打分。根據(jù)構(gòu)建的喬木林景觀質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，按權(quán)重分別計(jì)算各喬木林景觀的綜合得分，根據(jù)綜合得分情況，劃分喬木林景觀等級(jí)，從而反映興隆山保護(hù)區(qū)的喬木林景觀質(zhì)量的高低。

1.3 AHP法

層次分析法（AHP），是指將與決策有關(guān)的元素分解成方案、準(zhǔn)則、目標(biāo)等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定量和定性分析的決策方法［15］。其主要步驟為：首先建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型，然后構(gòu)建判斷矩陣，接下來進(jìn)行層次單排序及一致性檢驗(yàn)，最后進(jìn)行層次總排序及一致性檢驗(yàn)。

一致性指標(biāo)（CI）計(jì)算公式：CI=（λmax-n）/（n-1），其中n為判斷矩陣中的階數(shù)；計(jì)算判斷矩陣一致性指標(biāo)CR=CI/RI，RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，當(dāng)CR<0.1時(shí)，排序結(jié)果具有滿意的一致性；當(dāng)CR≥0.1時(shí)，排序結(jié)果得不到滿

意的一致性，必須重新調(diào)整判斷矩陣各元素的值重新計(jì)算。1～15階數(shù)對(duì)應(yīng)的判斷矩陣的RI值分別為0、0、0.58、0.96、1.12、1.24、1.32、1.41、1.45、1.49、1.52、1.54、1.56、1.58、1.59。

1.4 層次結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取參考黃廣遠(yuǎn)［8］提出的指標(biāo)體系，選出的指標(biāo)從群落水平結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)、植物組成、整體狀況以及林下狀況5個(gè)方面構(gòu)成喬木林景觀評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則層，每個(gè)準(zhǔn)則層下又分為不同指標(biāo)，共23項(xiàng)指標(biāo)，建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，最高層是綜合評(píng)價(jià)的決策目標(biāo)層，其次是準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。具體指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)見圖1。

1.5 判斷矩陣的構(gòu)造

首先根據(jù)層次分析法的步驟，征詢了甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)的4位教師和學(xué)生（其中2位博士、2位碩士）和甘肅興隆山保護(hù)區(qū)管護(hù)中心的13位專業(yè)技術(shù)人員（1名正高級(jí)工程師，8名高級(jí)工程師，4名工程師）組成的專家進(jìn)行打分構(gòu)建判斷矩陣。各個(gè)判斷矩陣的值為評(píng)判者的加權(quán)平均值。根據(jù)構(gòu)造判斷矩陣的步驟，確定各指標(biāo)權(quán)重（表1）。

1.6 層次排序及一致性檢驗(yàn)

分別計(jì)算6個(gè)判斷矩陣的特征值和特征根向量，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，各個(gè)判斷矩陣的CR均小于0.1（表2～7），結(jié)果表明所有判斷矩陣均通過一致性檢驗(yàn)。計(jì)算的層次總排序滿足層次分析方法的要求，所構(gòu)建的指標(biāo)體系可以用于喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)。

權(quán)重值的大小反映了各喬木林景觀評(píng)價(jià)因子的重要性，從權(quán)重的結(jié)果看，喬灌木冠幅指數(shù)比、空間聯(lián)系性、植物搭配性、冠層清晰度、植物豐富度、郁閉度和季相色相等指標(biāo)因子的重要性較大，表明喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣與這些因素密切相關(guān)。植物搭配性和喬灌木冠幅指數(shù)比很大程度上決定了喬木林生態(tài)功能的穩(wěn)定性，從而影響其美學(xué)效果。在喬木林景觀美學(xué)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則層，植物組成的權(quán)重值最大，其次是整體狀況、水平結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)，林下狀況權(quán)重最低。這說明喬木林景觀首先是由群落的植物組成特征決定的，植物組成的狀況和形成植物群落的整體狀況決定了喬木林景觀的結(jié)構(gòu)和整體外貌，水平結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)是喬木林景觀穩(wěn)定發(fā)展的重要因素，林下狀況對(duì)喬木林景觀的影響較小。

從準(zhǔn)則層綜合權(quán)重的結(jié)果看，植物搭配性決定了植物景觀美的表現(xiàn)程度，植物豐富度是喬木林景觀發(fā)揮美學(xué)功能的重要前提?？臻g聯(lián)系性和季相色相是影響喬木林景觀美學(xué)重要的因素。喬木林景觀在一定區(qū)域內(nèi)，首先要自身聯(lián)系緊密，其次與周圍環(huán)境要緊密協(xié)調(diào)、相互適應(yīng)，不能與周圍環(huán)境有沖突，否則會(huì)顯得突兀而失去美感。不同季節(jié)落葉林的景觀美學(xué)質(zhì)量差距較大，而常綠針葉林由于季節(jié)的變化，影響其與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性，從而影響其美學(xué)評(píng)價(jià)。

1.7 喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量量化

為了得到各喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的綜合評(píng)價(jià)值，根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)法的方法和步驟，對(duì)指標(biāo)層的優(yōu)劣程度進(jìn)行賦值，選擇一級(jí)指標(biāo)層作為評(píng)分對(duì)象，以100分為各指標(biāo)類目的理想值，根據(jù)各類目變化情況，以30分為梯度在理想值的基礎(chǔ)上遞減。對(duì)于定量因子，以各指標(biāo)實(shí)際測(cè)定的值所對(duì)應(yīng)的類目的對(duì)應(yīng)賦分值作為該指標(biāo)的個(gè)值；對(duì)于半定量因子和一些定性因子（如枯枝明顯度、樹干顯示度、物搭配性、冠形清晰度、觀賞特性多樣性、灌草統(tǒng)一度、枯樹倒木、枯枝落葉等），以樣地調(diào)查過程中的現(xiàn)場(chǎng)記錄為準(zhǔn)，判斷指標(biāo)所屬類目，進(jìn)而以所對(duì)應(yīng)的賦分值作為該指標(biāo)的得分，各指標(biāo)因子的類目劃分及賦值見表8。

根據(jù)AHP法計(jì)算出各指標(biāo)的相應(yīng)權(quán)重，逐層進(jìn)行合成計(jì)算，最后計(jì)算出各樣地綜合評(píng)價(jià)值，最后平均每種喬木林類型的3個(gè)樣地得分，得出不同喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)分值，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果將興隆山保護(hù)區(qū)喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量等級(jí)劃分為等級(jí)1、等級(jí)2和等級(jí)3，從而反映不同喬木林景觀質(zhì)量的高低。樣地綜合評(píng)價(jià)值計(jì)算公式為

CEI=∑23i=1Wj×Fj

式中：Wj為評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重值；Fi為評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)得分值。

2 AHP綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

以綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的公式可以得出18個(gè)喬木林樣地景觀美學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果（表9）。

不同類型喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)大小表現(xiàn)為遼東

櫟-白樺混交林>山楊-白樺混交林>云杉-山楊混交林>青杄純林>落葉松純林>油松純林，其中，遼東櫟-白樺混交林、山楊-白樺混交林和云杉-山楊混交林景觀美學(xué)質(zhì)量屬于等級(jí)1，喬木植物搭配合理，整體長(zhǎng)勢(shì)較為良好，群落分布層次豐富且清晰，有著較為豐富多樣的物種及較為穩(wěn)定的種群共生性關(guān)系，植物群落生長(zhǎng)健康，發(fā)展?fàn)顩r穩(wěn)定，抗外界干擾能力強(qiáng)。植物群落整體色彩搭配豐富，屬于混合型質(zhì)感，全年群落季相，色相變化較為豐富，季相明顯，景觀美學(xué)質(zhì)量均處于較高水平。青杄純林和落葉松純林景觀美學(xué)質(zhì)量屬于等級(jí)2，喬木林植物種群共生性和物種多樣性一般，植物群落結(jié)構(gòu)有層次變化但不突出，整體形態(tài)質(zhì)感、色彩豐富度較為單一，全年季相、色相變化一般，觀賞多樣性單一，群落生活型不夠完整，景觀美學(xué)質(zhì)量處于一般水平。油松純林景觀美學(xué)質(zhì)量屬于等級(jí)3，植物群落分布層次單一，物種多樣性水平較低，植物生長(zhǎng)狀況不穩(wěn)定，植物群落層次結(jié)構(gòu)不明顯，抗外界干擾能力較弱，形態(tài)、色彩與質(zhì)感單一，全年季相、色相幾乎無(wú)變化，景觀美學(xué)質(zhì)量處于較低水平。

3 結(jié)論與討論

闊葉混交林是甘肅興隆山保護(hù)區(qū)的主要喬木林類型，一般為復(fù)合結(jié)構(gòu)，組成植物類型多，搭配合理，景觀質(zhì)量好；油松、青杄等針葉純林，一般樹種比較單一、色彩單一、季相變化不明顯，一些人工林針葉純林林木初植密度較高，枯枝較多，出現(xiàn)了通風(fēng)透光性差、林木分化嚴(yán)重、生長(zhǎng)勢(shì)弱等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了植被的景觀質(zhì)量和游憩功能的發(fā)揮。運(yùn)用景觀學(xué)、生態(tài)學(xué)、森林培育學(xué)和園林學(xué)等相關(guān)知識(shí)，通過撫育間伐、修剪、移植和補(bǔ)植彩葉闊葉樹種和其他植物等措施，調(diào)整林分空間，能有效地提高喬木林景觀質(zhì)量，形成良好的景觀分布格局。提升針葉純林景觀質(zhì)量是甘肅興隆山保護(hù)區(qū)今后生態(tài)建設(shè)的重點(diǎn)。喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量的提升對(duì)于甘肅興隆山保護(hù)區(qū)發(fā)展森林旅游業(yè)和資源環(huán)境的保護(hù)事業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

油松純林、落葉松純林和青杄純林景觀，植物群落結(jié)構(gòu)過于單一，易造成人們?cè)谝曈X和感覺上的疲累，闊葉混交林和針闊混交林等景觀是觀賞價(jià)值較高的林相結(jié)構(gòu)，不同類型，不同色彩的林相不規(guī)則地交替出現(xiàn)能增加對(duì)比性，易使人們產(chǎn)生步移景換、景色各異的感覺，有著強(qiáng)烈的視覺效果，更能激發(fā)人們的美感體驗(yàn)，同時(shí)豐富的植物類型和結(jié)構(gòu)也可增加森林景觀的穩(wěn)定性。景觀改造過程中，應(yīng)注重合理配置落葉樹種與常綠樹種、純林與混交林的比例，常綠樹四季常青，落葉樹隨季相更迭，純林規(guī)則整齊，混交林自然活潑。各類林分巧妙組合，形成濃淡搭配、剛?cè)嵯酀?jì)、高低錯(cuò)落、色彩和諧的森林景觀，從而提高森林景觀的觀賞效果。

喬木林景觀建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期、系統(tǒng)性較強(qiáng)的過程，不同景觀要素之間相互影響、相互作用，共同造就景觀的分布格局和展現(xiàn)類型。喬木林景觀的完善和建設(shè)首先要保護(hù)好現(xiàn)有資源，充分尊重自然規(guī)律，循序漸進(jìn)，不能一蹴而就。生態(tài)質(zhì)量和景觀質(zhì)量是相輔相成的，完善的生態(tài)系統(tǒng)，是保證物種、信息和能量暢通循環(huán)的基礎(chǔ)。生物因子和非生物因子形成有效的整體，物種多樣，結(jié)構(gòu)合理的生態(tài)系統(tǒng)其景觀質(zhì)量往往也是最好的。因此，營(yíng)造穩(wěn)定的喬灌草林分結(jié)構(gòu)，增大林分垂直結(jié)構(gòu)的配置，控制林分郁閉度在0.6～0.8，保證林分的通透性，提高林下草本層的蓋度，合理配置不同冠型不同樹體大小的植物，完善喬木林植物群落結(jié)構(gòu)是提升喬木林景觀美學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。

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