省植物园科研团队揭示色彩斑块空间格局对杜鹃林景观视觉质量的调控机制

文章信息

期刊：horticulturae（IF=3.2，JCR一区，中科院二区）

题目：The Mechanism by Which Colour Patch Characteristics Influence the Visual Landscape Quality of Rhododendron simsii Landscape Recreational Forests

作者：Yan Liu, Juyang Liao, Yaqi Huang, Qiaoyun Li, Linshi Wu, Xinyu Yi, Ling Wang, Chan Chen*

DOI：https://doi.org/10.3390/horticulturae11080898

研究背景

随着生态旅游需求激增，风景游憩林的视觉质量成为可持续管理的关键要素。映山红（Rhododendron simsii）作为湖南特色乡土物种，其花期形成的色彩斑块是远距离视觉质量的关键决定因子。杜鹃林的景观质量和生产力直接关系到高山地区美学及生态功能的维持。然而，其色彩斑块空间格局与视觉质量的具体关联机制尚未明确，导致景观优化管理缺乏科学依据。

湖南大围山国家森林公园作为典型亚高山生态旅游区，其在中高海拔带的天然映山红群落具有重要的生态与经济价值。但受伴生树种竞争及人工设施干扰等影响，部分区域出现群落结构简化与开花面积下降，亟需建立基于实证科学基础的景观优化管理策略。

研究假设

（1）杜鹃林美学质量的提升主要与色彩斑块的结构属性（色调与强度）及其空间异质性密切相关；

（2）远距离视觉质量受主色彩斑块的面积百分比、形状复杂度和空间分布共同影响。

重要结果

（1）色彩斑块指标可解释杜鹃林远距离景观照片中94.8%的景观特征变异，其中斑块的色彩特征是主导因素。

（2）美景度评价将杜鹃林景观单元划分为五个等级，白石湖花海4个景观单元均达到“良”或“优”等级，而界碑花海II的景观单元视觉质量最低。

（3）红色斑块面积占比与景观美景度呈最强正相关，逐步回归分析进一步确定红色斑块面积占比、景观形状指数和平均周长面积比为关键预测因子。

图1 关键色彩斑块指标随美景度评价（SBE）等级的变化趋势

拟合结果显著性用星号表示（*：p < 0.05，***：p < 0.001）

（4）综合景观指标（色彩斑块面积占比、形状复杂度、空间分布）对景观美景度的协同调控机制，强调了色彩多样性和空间层次丰富性在优化景观美学中的关键作用。

图2 景观指标和SBE的结构方程建模（SEM）结果

（a）具有标准化系数和解释方差（R²）的路径图。（b，c）景观指标对SBE的标准化直接和间接影响。cpa：色彩斑块的面积百分比；cps：色彩斑块的形状；cpc：色彩斑块的空间分布；*：p < 0.05；**：p < 0.01；***： p < 0.001

主要结论

杜鹃林景观美景度主要由色彩斑块的空间配置驱动，其中面积占比、形状复杂度和空间分布格局共同解释了83%的美学变异。最优视觉质量源于三类要素的协同作用：（1）红色斑块主导提升视觉显著性；（2）适度形状复杂度平衡丰富性与协调性；（3）斑块聚集分布强化空间完整性。这些可量化机制连通了景观生态学与美学认知，并提出可操作策略——保护连续的开花斑块、维持适度形状变异、降低空间破碎化——以提升亚热带风景游憩林景观的视觉质量。

湖南省植物园城市生态研究所刘艳正高级工程师为第一作者，陈婵博士为通讯作者。本研究得到了湖南省林业科技创新项目（XLKT202203）、湖南省自然科学基金（2024JJ6283）、长沙市自然科学基金项目（kq2402146）、中央财政林业科技推广示范基金项目（[2023]XT20号）、湖南省林业科技攻关与创新项目（XLKY202313）和湖南省利用欧洲投资银行贷款提高森林质量和效率示范项目（OT-S-KTA4）资助。（撰稿/陈婵 编辑/余帆 编审/李蔚婷）