梁藝馨，李卓蓉，雷 珊，張 鑫，張藝馨

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 1.風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院;2.林學(xué)院;3.農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

楊凌城區(qū)主要樹種降噪評價及主要影響因素分析

梁藝馨1，李卓蓉2，雷 珊1，張 鑫3，張藝馨1

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 1.風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院;2.林學(xué)院;3.農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

用噪聲頻譜分析儀、聲源輸出儀等儀器和工具，對楊凌區(qū)常見25種道路綠地樹木降噪能力和樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測定與比較分析，結(jié)果為供試25個樹種降噪百分比為3.68%～10.47%，枸骨最大，刺柏、懸鈴木次之，紫荊最小，櫻花也較小，其他居中；降噪效果樹狀聚類等級劃分為極強(qiáng)(3種)：枸骨、刺柏、懸鈴木，強(qiáng)(3種)：小蠟、毛梾、三角楓，中等(9種)：紅葉石楠、青桐、圓柏、雪松、玉蘭、鵝掌楸、女貞、七葉樹、銀杏，弱(8種)：木瓜、毛白楊、紅葉李、欒樹、苦楝、廣玉蘭、垂絲海棠、棕櫚，極弱(2種)：櫻花、紫荊；五個降噪等級的降噪百分比分別為極強(qiáng)≥8.60%、強(qiáng)7.1%～8.6%、中等5.6%～7.1%、弱4.1%～5.6%、極弱<4.10%；不同喬木樹種降噪量分別與枝下高、測定平行方向冠幅、葉面積指數(shù)呈顯著相關(guān)(P<0．05)，與平均高度、測定垂直方向冠幅、胸徑相關(guān)不顯著(P\%>0.05)。

道路綠地；樹種；降噪；效果；樹形結(jié)構(gòu)

隨著道路交通和城市工業(yè)的迅速發(fā)展，噪聲污染日益嚴(yán)重。在現(xiàn)有的減弱噪聲的途徑中，綠化是最環(huán)保、綠色和經(jīng)濟(jì)的一種[1]。但由于氣象條件、測量標(biāo)準(zhǔn)、儀器設(shè)備、研究對象等，影響植物降噪的因素十分復(fù)雜，目前國內(nèi)外缺乏對樹種降噪影響因子量化研究，而主要在半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ较逻M(jìn)行研究和探討[2-3]?，F(xiàn)在綠化降噪機(jī)理研究主要建立在聲音傳播特性和植物形態(tài)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上[4]，如程明昆等研究表明，綠化對噪聲的減弱主要是植物對聲波的反射與吸收引起的；郁閉的樹林或綠籬相比疏林、草坪可以有效地反射聲波[5]。蔣美珍認(rèn)為，園林植物繁茂的樹冠，對噪聲具有良好的吸收屏障作用，聲波接觸到植物的枝葉發(fā)生偏轉(zhuǎn)和折射,從而衰減噪聲[6]。Reethof認(rèn)為當(dāng)聲音垂直經(jīng)過樹木時，會發(fā)生反射和衍射，使聲音發(fā)生衰減；濃密的樹葉對聲音具有顯著的吸附作用[7]。為了給楊凌及其環(huán)境條件相近地區(qū)道路綠地強(qiáng)降噪樹種選擇提供依據(jù)和參考，我們進(jìn)行了常見樹種降噪能力及其樹形結(jié)構(gòu)、葉片結(jié)構(gòu)等研究，結(jié)果如下。

1 研究地概況

試驗(yàn)在陜西楊凌示范區(qū)城區(qū)進(jìn)行，該地位于陜西關(guān)中平原，東經(jīng)108°～108°7′，北緯34°12′～34°20′之間。大陸性季節(jié)型半濕潤氣候，四季分明，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，年平均氣溫12.9℃，年極端最低溫為-13.4℃，年極端最高氣溫42.0℃，年平均日照2 163.8h，年輻射量480.6 kJ·cm-2；年平均無霜期221 d，年均降水量610.2 mm，年平均自然植被蒸發(fā)量993.2 mm，干燥度1.56。植被類型主要是河灘堤岸、農(nóng)田、溝坡、道路等防護(hù)林，大片農(nóng)田作物、經(jīng)濟(jì)林、城區(qū)綠地植被等人工植被[8]。至2016年，城區(qū)綠地面積達(dá)到260萬m2，人均綠地面積21.54 m2，城市綠化覆蓋率45%，達(dá)到了較高的綠化水平，其中道路綠地在降噪、滯塵等生態(tài)效應(yīng)方面發(fā)揮著重要作用[9]。

2 材料與方法

2.1 降噪植物降噪效應(yīng)比較試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)材料 根據(jù)楊凌城區(qū)綠地樹種調(diào)查結(jié)果并參照相關(guān)資料[10]，選取青桐(Firmianaplatanifolia)、玉蘭(Magnoliadenudata)、懸鈴木(Platanusacerifolia)、小蠟(Ligustrumsinense)、雪松(Cedrusdeodara)、圓柏(Sabinachinensis)、枸骨(Ilexcornuta)、紅葉石楠(Photiniaxfraseri)、毛梾(Cornuswalteri)、刺柏(Juniperusformosana)、木瓜(Chaenomelessinensis)、三角楓(Acerbuergerianum)、棕櫚(Magnoliagrandiflora)、櫻花(Cerasusyedoensis)、紫荊(Cercischinensis)、鵝掌楸(Liriodendronchinensis)、女貞(Ligustrumlucidum)、七葉樹(Aesculuschinensis)、銀杏(Ginkgobiloba)、毛白楊(Populustomentosa)、紅葉李(Prunuscerasiferacv.atropurpurea)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、苦楝(Meliaazedarach)、廣玉蘭(Magnoliagrandiflora)、垂絲海棠(Malushalliana)等25種常見綠化樹種，并以其純林帶(道路綠地)為研究對象；林帶要求長度大于30m，寬度一致，約5m，郁閉或幾近郁閉或達(dá)到設(shè)計(jì)的最佳美化要求，樹木栽植5～7a以上，密度及配置合理，植株生長正常[11]；并在附近區(qū)域選擇地形、周圍環(huán)境、測點(diǎn)距離等與測量樣地相同或相近的一處無喬灌木綠化場地作為對照。

2.1.2 儀器及其設(shè)置 儀器包括噪聲頻譜分析儀(型號HS6288B)和聲源輸出儀(型號HY-BT21)。在距離林帶和對照地邊緣兩側(cè)10m、距地面1.5m處分別設(shè)置噪聲頻譜分析儀(2臺)和聲源輸出儀(1臺)，二者連線基本垂直于林帶方向。

2.1.3 降噪效果測定方法 以水泥地和草坪作為對照背景噪聲，分貝約為(47.5±3.5)dB(A)[11]；標(biāo)準(zhǔn)聲源為輸出聲壓級標(biāo)準(zhǔn)94dB(A)的白噪聲[2]；在無車輛通行時段測量(以保證噪聲源的唯一性)；待聲源穩(wěn)定后，噪聲頻譜分析儀正對聲源進(jìn)行測量，以A聲級(Leq)計(jì)，時間計(jì)權(quán)為F(快反應(yīng))，測定時間長10s，3次重復(fù)，每一重復(fù)間隔5min[11-13]。

2.1.4 植物性狀指標(biāo)測定 在降噪效應(yīng)測定的同時，對林帶樹木高度、枝下高、冠幅、種植密度、分枝角度、葉面積等進(jìn)行測量與記錄[14]。

2.1.5 降噪效應(yīng)分析指標(biāo)及其計(jì)算方法 綠地降噪量△L=綠地衰減值-對照衰減值=(LPA-LPB)- (LPA-LPC)；降噪百分比=△L/94dB\% ×100%。式中LPA為噪聲源聲級值，LPB為林帶噪聲頻譜分析儀噪聲級值，LPC\%為對照地噪聲頻譜分析儀噪聲級值。

2.1.6 不同植物降噪能力評價 把供試25個樹種降噪能力分為5個等級，即極強(qiáng)、強(qiáng)、中等、弱和極弱；利用降噪百分比指標(biāo)和樹狀聚類分析法把25個樹種分為5類，與降噪能力5個等級對應(yīng)，并按不同類別降噪百分比，取整，確定不同等級的相應(yīng)劃分標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

利用 Excel 2007和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析[15]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同樹種降噪能力比較

由表1可以看出，供試25個樹種降噪百分比為3.68%～10.47%，其中枸骨最大，刺柏、懸鈴木次之，紫荊最小，櫻花也較小，其他居中，說明枸骨、刺柏、懸鈴木降噪能力強(qiáng)，紫荊、櫻花降噪能力弱，其他20個樹種降噪能力居中。

表1 不同樹種降噪能力比較與等級劃分

3.2 樹種不同降噪等級評價標(biāo)準(zhǔn)

從表1不同樹種降噪能力排序和圖1中25個樹種降噪效果樹狀聚類可以看出，依降噪比例劃分的不同降噪能力等級的樹種為，極強(qiáng)(3種)：枸骨、刺柏、懸鈴木，強(qiáng)(3種)：小蠟、毛梾、三角楓，中等(9種)：紅葉石楠、青桐、圓柏、雪松、玉蘭、鵝掌楸、女貞、七葉樹、銀杏，弱(8種)：木瓜、毛白楊、紅葉李、欒樹、苦楝、廣玉蘭、垂絲海棠、棕櫚，極弱(2種)：櫻花、紫荊。依不同類別樹種降噪百分比范圍，并按照取整原則，確定極強(qiáng)、強(qiáng)、中等、弱、極弱等5個級別的降噪百分比分別為≥8.60%、7.1%～8.6%、5.6%～7.1%)、4.1%～5.6%、<4.10%。

3.3 不同樹種形狀比較

3.3.1 樹高、枝下高 灌木或喬木灌木狀培育的評價樹高為1.31～1.65m,喬木樹種平均樹高為5.56～18.96m，海棠最低，雪松最高、七葉樹次之，其他18個喬木樹種介于雪松與七葉樹之間。21個喬木樹種枝下高為1.32～6.16m,楊樹最高，懸鈴木次之，櫻花最低，其他居中。

3.3.2 冠幅與分枝角度 灌木冠幅為0.56～2.67m,喬木樹種冠幅為2.72～11.44m,七葉樹最大，棕櫚最小。喬木樹種除棕櫚外分枝角度為30～60°，60°者居多。

3.3.3 葉面積指數(shù) 灌木林帶葉面積指數(shù)為 0.78～1.07，21個喬木樹種林帶葉面積指數(shù)為0.49～19.58，苦楝最小，七葉樹最大。

圖1 使用平均聯(lián)接(組間)的樹狀降噪等級類別

樹種 植被結(jié)構(gòu)特征平均高度/m枝下高/m冠幅⊥×冠幅∥m×m種植密度(株行距)/m分枝角度/°LAI女貞7.401.995.10×5.165.00600.81小蠟1.630.202.67×2.482.50301.07三角楓10.602.285.69×5.174.00305.86木瓜6.611.696.52×5.323.00301.66欒樹7.753.007.17×7.216.00602.54紅葉李7.841.486.61×5.044.00607.77楊樹20.946.166.54×8.906.00600.79櫻花7.361.325.80×5.103.00602.43七葉樹14.702.489.52×11.446.006019.58毛梾13.342.858.04×6.444.00606.28廣玉蘭7.121.994.96×4.886.00600.93棕櫚6.002.482.90×2.726.00301.55紫荊7.441.844.09×4.806.00602.88海棠5.561.564.54×4.006.00600.54玉蘭10.252.165.33×4.836.00601.18銀杏10.182.355.52×5.426.00602.93青桐10.103.657.03×6.206.00451.90苦楝9.853.556.75×8.726.00450.49枸骨1.660.161.77×1.872.50600.19刺柏1.450.090.82×1.030.60300.06鵝掌楸10.752.805.91×7.166.00452.11雪松18.964.067.84×7.757.504511.24圓柏14.903.305.28×8.214.00602.51懸鈴木16.504.408.48×8.833.003022.93紅葉石楠1.310.080.56×0.651.00450.78

3.4 樹種降噪影響因子分析

由表3相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，25種樹種降噪量與喬木枝下高、測定平行方向冠幅、葉面積指數(shù)呈顯著相關(guān)(P<0．05)，與平均高度、測定垂直方向冠幅、胸徑相關(guān)性不顯著(P>0.05)，表明喬木枝下高、葉面積指數(shù)、測定平行方向冠幅是影響以上25種樹種降噪能力的主要性狀因素。并對25種樹種的降噪量進(jìn)行單因素方差分析，得到不同樹種之間差異性顯著，顯著性值為0.000(P<0.05)，故樹種種類與降噪量密切相關(guān)。通過逐步回歸分析法得到回歸模型為

△L=0.153H-0.189G∥-0.117G⊥+0.088LAI-1.745D-0.329ZH-0.145SZ+8.818

式中H為樹種平均高度，G⊥為測定垂直方向冠幅，G∥為測定平行方向冠幅，LAI為葉面積指數(shù)，D為胸徑,ZH為枝下高，SZ為樹種[15]。

計(jì)算時用樹種種類用數(shù)字作為標(biāo)簽值[15]，不同樹種SZ值為：1=枸骨、2=苦楝、3=刺柏、4=懸鈴木、5=小蠟、6=毛梾、7=三角楓、8=紅葉石楠、9=青桐、10=雪松、11=圓柏、12=玉蘭、13=木瓜、14=女貞、15=欒樹16=紅葉李、17=楊樹、18=櫻花、19=七葉樹、20=廣玉蘭、21=棕櫚、22=紫荊、23=海棠、24=鵝掌楸、25=銀杏。

表3 喬木樹種降噪量與多種性狀指標(biāo)的相關(guān)性

注：p=0．05(雙側(cè))顯著相關(guān),R2=0.686.

4 結(jié)論與討論

(1)本研究結(jié)果為供試25個樹種降噪百分比為3.68%～10.47%，枸骨最大，刺柏、懸鈴木次之，紫荊最小，櫻花也較小，其他居中；降噪效果樹狀聚類等級劃分為極強(qiáng)(3種)：枸骨、刺柏、懸鈴木，強(qiáng)(3種)：小蠟、毛梾、三角楓，中等(9種)：紅葉石楠、青桐、圓柏、雪松、玉蘭、鵝掌楸、女貞、七葉樹、銀杏，弱(8種)：木瓜、毛白楊、紅葉李、欒樹、苦楝、廣玉蘭、垂絲海棠、棕櫚，極弱(2種)：櫻花、紫荊；五個降噪等級的降噪百分比分別為極強(qiáng)≥8.60%、強(qiáng)7.1%～8.6%、中等5.6%～7.1%、弱4.1%～5.6%、極弱<4.10%；不同喬木樹種降噪量分別與枝下高、測定平行方向冠幅、葉面積指數(shù)呈顯著相關(guān)(P<0．05)，與平均高度、測定垂直方向冠幅、胸徑相關(guān)不顯著(P>0.05)；降噪效果與樹種及其平均高度、測定垂直方向冠幅、測定平行方向冠幅、葉面積指數(shù)、胸徑、枝下高等的關(guān)系式為△L=0.153H-0.189G∥-0.117G⊥+0.088LAI-1.745D-0.329ZH-0.145SZ+8.818；楊凌及其生態(tài)環(huán)境條件相近地區(qū)為了降低車輛等噪音，可先選用降噪能力極強(qiáng)和強(qiáng)的樹種，如刺柏、懸鈴木、小蠟、毛梾、三角楓等。

(2)道路綠地除降噪功能外，還有美化、隔離、降塵、防風(fēng)等，植物的枝、葉是反射和吸收聲波的主要部位，當(dāng)聲波經(jīng)過植物條帶時產(chǎn)生阻尼振動，最終轉(zhuǎn)化為其固有振動頻率,從而導(dǎo)致了聲衰減[2]；植物葉組織解剖結(jié)構(gòu)對植物隔聲性能也有很大影響，最主要影響因子是海綿組織厚度和葉片厚度，海綿組織排列疏松，胞間隙發(fā)達(dá)，細(xì)胞間隙充滿空氣，形成互相貫通的細(xì)胞間隙系統(tǒng)[16]；當(dāng)聲波作用于葉片，葉片細(xì)胞間隙的介質(zhì)在聲波作用下產(chǎn)生振動，將聲能轉(zhuǎn)變成熱能，使聲波不斷被吸收[17]。因此，在道路綠地設(shè)計(jì)與樹種選擇時，應(yīng)在考慮除降噪之外的其它生態(tài)與美化功能前提下，優(yōu)先選用樹體相對高大、枝葉濃密、葉面積大、葉片肥厚寬大、葉組織結(jié)構(gòu)疏松的樹種。

[1] 毛東興，洪宗輝，環(huán)境噪聲控制工程[M]．2版．北京：高等教育出版社，2010．

[2] 鄭思俊,夏檑,張慶費(fèi),等.城市綠地群落降噪效應(yīng)研究[J].上海建設(shè)科技,2006(4):33-34.

[3] 梁桂友，李湛東.綠化降噪的研究進(jìn)展[C].北京：北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院.100083

[4] 陳雷, 張麗微，綠化降噪研究綜述及存在問題探析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 40(4): 2233-2235.

[5] 程明昆，柯豪．城市綠化的聲衰減[J]．環(huán)境科學(xué)學(xué)報，1982(3):32-33．

[6] 蔣美珍.城市綠地的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[J]．生態(tài)環(huán)境與保護(hù)，2003(6)：32-33．

[7]REETHOFG．Effectofplantingsonradiationofhighwaynoise[J]．AirPollutionControlAssociationJournal，1973，23(3)：185-189．[8] 代亞麗. 楊凌示范區(qū)城市道路綠化現(xiàn)狀調(diào)查與改造方案[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2010(4):266-268.

[9] 西部網(wǎng)(西安).地市巨變：楊凌水韻園林美 打造綠色生態(tài)城[EB/OL].2016[2016-09-08].http://news.163.com/16/0201/19/BEOTR9S800014AEE.html.

[10] 王瑋璐，郭小平，王明勇，等，綠化帶對交通噪音衰減效果的研究進(jìn)展[J]，西北林學(xué)院學(xué)報，2013，28(1):240—244.

[11] 劉佳妮.園林植物降噪功能研究[D].杭州:浙江大學(xué)，2007.

[12] 海劍，倪雪峰．淺談城市區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測方法[J]．科技創(chuàng)新與應(yīng)用．2012(2)：77-78．

[13] 國家環(huán)境保護(hù)局.環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(第三冊)噪聲部分[S]．1986．

[14] 陳佰鴻，李新生，曹孜義，等．一種用透明膠帶粘取葉片表皮觀察氣孔的方法[J]．植物生理學(xué)通訊，2004，40(2)：215-218．

[15] 耿生蓮,王志濤.西寧市道路綠地及喬木樹種的降噪效應(yīng)[J].西北林學(xué)院學(xué)報,2013,28(6):182-187.

[16] 席永波.重慶市主城區(qū)道路林帶的群落學(xué)特征分析[D].重慶:西南大學(xué),2007.

[17] 袁玲.植物結(jié)構(gòu)對交通噪聲衰減頻譜特性的影響[J].噪聲與振動控制,2008,28(5):154-156，167.

Evaluation on Plants for Noise Reduction in Yangling and Related Influencing Factors

LIANGYi-xin1,LIZhuo-rong2,LEIShan1,ZHANGXin3,ZHANGYi-xin1

( 1.College of Landscape Architecture and Arts, Northwest A&F University;2. College of Forestry, Northwest A&F University;3. College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100)

Bymonitoringtheoutdoornoise,measuringthegrowthcharactersofmaingreeningtreesandcarryingoutanatomicalanalysisatthemicrolevel,themacroscopicandmicroscopicindexescloselyrelatedtothenoisereductionabilityofplantsweredetermined.Resultshowedthat25speciesoftreestestedhaveeffectinnoisereductionrangingfrom3.68%to10.47%,Ilexcornutatobemostsignificant,followedbyJuniperuscommunis\%andPlatanusacerifolia,CercischinensisandCherryblossomtobetheleast,andtheotherspeciestobebetween.Thecategoriesofnoisereductionareasfollows:mostsignificanteffect,threespeciesIlexcornuta,Juniperuscommunis\%andPlatanusacerifolia;significanteffect,threespeciesLigustrumsinense,Cornuswalteri\%wangerandAcerbuergerianum;moderate,ninespeciesPhotiniafraseri,Firmianasimplex,whitepine,Magnoliadenudate,Liriodendronchinense,Ligustrumlucidum,AesculuschinensisandGinkgobiloba;weakeffect,eightspeciesPapaya,Populustomentosa,Prunuscerasifera,Koelreuteriapaniculata,Meliaazedarach,Magnoliagrandiflora,MalushallianaandTrachycarpusfortune;andmostweakeffecttwospeciesCercischinensis\%andCherryblossom.Fivegradesofnoisereductionweredeveloped:mostpowerfulgrade≥8.60%;powerfulgraderangingfrom7.1%to8.6%,moderategraderangingfrom5.6%to7.1%,weakgraderangingfrom4.1%to5.6%andmostweakgrade<4.10%.Noisereductionofdifferentspeciesoftreesaresignificantlycorrelatedwithunderbranchheight,horizontalcrownwidthandleafareaindex(P<0.05 )andnotcorrelatedwithmeanheightoftree,verticalcrownwidthandDBH(P>0.05).

Greenspaces;noisereduction;treespecies;effect;treestructure

2016-08-14 基金項(xiàng)目：國家級大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(Z105021401)。

作者簡介：梁藝馨(1995-)，女，本科生。

S791.248;Q

A