杨凌城区主要树种降噪评价及主要影响因素分析

梁艺馨，李卓蓉，雷 珊，张 鑫，张艺馨

(西北农林科技大学 1.风景园林艺术学院;2.林学院;3.农学院，陕西 杨凌 712100)

杨凌城区主要树种降噪评价及主要影响因素分析

梁艺馨1，李卓蓉2，雷 珊1，张 鑫3，张艺馨1

(西北农林科技大学 1.风景园林艺术学院;2.林学院;3.农学院，陕西 杨凌 712100)

用噪声频谱分析仪、声源输出仪等仪器和工具，对杨凌区常见25种道路绿地树木降噪能力和树形结构进行了测定与比较分析，结果为供试25个树种降噪百分比为3.68%～10.47%，枸骨最大，刺柏、悬铃木次之，紫荆最小，樱花也较小，其他居中；降噪效果树状聚类等级划分为极强(3种)：枸骨、刺柏、悬铃木，强(3种)：小蜡、毛梾、三角枫，中等(9种)：红叶石楠、青桐、圆柏、雪松、玉兰、鹅掌楸、女贞、七叶树、银杏，弱(8种)：木瓜、毛白杨、红叶李、栾树、苦楝、广玉兰、垂丝海棠、棕榈，极弱(2种)：樱花、紫荆；五个降噪等级的降噪百分比分别为极强≥8.60%、强7.1%～8.6%、中等5.6%～7.1%、弱4.1%～5.6%、极弱<4.10%；不同乔木树种降噪量分别与枝下高、测定平行方向冠幅、叶面积指数呈显著相关(P<0．05)，与平均高度、测定垂直方向冠幅、胸径相关不显著(P\%>0.05)。

道路绿地；树种；降噪；效果；树形结构

随着道路交通和城市工业的迅速发展，噪声污染日益严重。在现有的减弱噪声的途径中，绿化是最环保、绿色和经济的一种[1]。但由于气象条件、测量标准、仪器设备、研究对象等，影响植物降噪的因素十分复杂，目前国内外缺乏对树种降噪影响因子量化研究，而主要在半经验模式下进行研究和探讨[2-3]。现在绿化降噪机理研究主要建立在声音传播特性和植物形态结构基础上[4]，如程明昆等研究表明，绿化对噪声的减弱主要是植物对声波的反射与吸收引起的；郁闭的树林或绿篱相比疏林、草坪可以有效地反射声波[5]。蒋美珍认为，园林植物繁茂的树冠，对噪声具有良好的吸收屏障作用，声波接触到植物的枝叶发生偏转和折射,从而衰减噪声[6]。Reethof认为当声音垂直经过树木时，会发生反射和衍射，使声音发生衰减；浓密的树叶对声音具有显著的吸附作用[7]。为了给杨凌及其环境条件相近地区道路绿地强降噪树种选择提供依据和参考，我们进行了常见树种降噪能力及其树形结构、叶片结构等研究，结果如下。

1 研究地概况

试验在陕西杨凌示范区城区进行，该地位于陕西关中平原，东经108°～108°7′，北纬34°12′～34°20′之间。大陆性季节型半湿润气候，四季分明，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，年平均气温12.9℃，年极端最低温为-13.4℃，年极端最高气温42.0℃，年平均日照2 163.8h，年辐射量480.6 kJ·cm-2；年平均无霜期221 d，年均降水量610.2 mm，年平均自然植被蒸发量993.2 mm，干燥度1.56。植被类型主要是河滩堤岸、农田、沟坡、道路等防护林，大片农田作物、经济林、城区绿地植被等人工植被[8]。至2016年，城区绿地面积达到260万m2，人均绿地面积21.54 m2，城市绿化覆盖率45%，达到了较高的绿化水平，其中道路绿地在降噪、滞尘等生态效应方面发挥着重要作用[9]。

2 材料与方法

2.1 降噪植物降噪效应比较试验

2.1.1 试验材料 根据杨凌城区绿地树种调查结果并参照相关资料[10]，选取青桐(Firmianaplatanifolia)、玉兰(Magnoliadenudata)、悬铃木(Platanusacerifolia)、小蜡(Ligustrumsinense)、雪松(Cedrusdeodara)、圆柏(Sabinachinensis)、枸骨(Ilexcornuta)、红叶石楠(Photiniaxfraseri)、毛梾(Cornuswalteri)、刺柏(Juniperusformosana)、木瓜(Chaenomelessinensis)、三角枫(Acerbuergerianum)、棕榈(Magnoliagrandiflora)、樱花(Cerasusyedoensis)、紫荆(Cercischinensis)、鹅掌楸(Liriodendronchinensis)、女贞(Ligustrumlucidum)、七叶树(Aesculuschinensis)、银杏(Ginkgobiloba)、毛白杨(Populustomentosa)、红叶李(Prunuscerasiferacv.atropurpurea)、栾树(Koelreuteriapaniculata)、苦楝(Meliaazedarach)、广玉兰(Magnoliagrandiflora)、垂丝海棠(Malushalliana)等25种常见绿化树种，并以其纯林带(道路绿地)为研究对象；林带要求长度大于30m，宽度一致，约5m，郁闭或几近郁闭或达到设计的最佳美化要求，树木栽植5～7a以上，密度及配置合理，植株生长正常[11]；并在附近区域选择地形、周围环境、测点距离等与测量样地相同或相近的一处无乔灌木绿化场地作为对照。

2.1.2 仪器及其设置 仪器包括噪声频谱分析仪(型号HS6288B)和声源输出仪(型号HY-BT21)。在距离林带和对照地边缘两侧10m、距地面1.5m处分别设置噪声频谱分析仪(2台)和声源输出仪(1台)，二者连线基本垂直于林带方向。

2.1.3 降噪效果测定方法 以水泥地和草坪作为对照背景噪声，分贝约为(47.5±3.5)dB(A)[11]；标准声源为输出声压级标准94dB(A)的白噪声[2]；在无车辆通行时段测量(以保证噪声源的唯一性)；待声源稳定后，噪声频谱分析仪正对声源进行测量，以A声级(Leq)计，时间计权为F(快反应)，测定时间长10s，3次重复，每一重复间隔5min[11-13]。

2.1.4 植物性状指标测定 在降噪效应测定的同时，对林带树木高度、枝下高、冠幅、种植密度、分枝角度、叶面积等进行测量与记录[14]。

2.1.5 降噪效应分析指标及其计算方法 绿地降噪量△L=绿地衰减值-对照衰减值=(LPA-LPB)- (LPA-LPC)；降噪百分比=△L/94dB\% ×100%。式中LPA为噪声源声级值，LPB为林带噪声频谱分析仪噪声级值，LPC\%为对照地噪声频谱分析仪噪声级值。

2.1.6 不同植物降噪能力评价 把供试25个树种降噪能力分为5个等级，即极强、强、中等、弱和极弱；利用降噪百分比指标和树状聚类分析法把25个树种分为5类，与降噪能力5个等级对应，并按不同类别降噪百分比，取整，确定不同等级的相应划分标准。

2.2 数据处理与分析

利用 Excel 2007和SPSS 19.0软件进行数据处理、分析[15]。

3 结果与分析

3.1 不同树种降噪能力比较

由表1可以看出，供试25个树种降噪百分比为3.68%～10.47%，其中枸骨最大，刺柏、悬铃木次之，紫荆最小，樱花也较小，其他居中，说明枸骨、刺柏、悬铃木降噪能力强，紫荆、樱花降噪能力弱，其他20个树种降噪能力居中。

表1 不同树种降噪能力比较与等级划分

3.2 树种不同降噪等级评价标准

从表1不同树种降噪能力排序和图1中25个树种降噪效果树状聚类可以看出，依降噪比例划分的不同降噪能力等级的树种为，极强(3种)：枸骨、刺柏、悬铃木，强(3种)：小蜡、毛梾、三角枫，中等(9种)：红叶石楠、青桐、圆柏、雪松、玉兰、鹅掌楸、女贞、七叶树、银杏，弱(8种)：木瓜、毛白杨、红叶李、栾树、苦楝、广玉兰、垂丝海棠、棕榈，极弱(2种)：樱花、紫荆。依不同类别树种降噪百分比范围，并按照取整原则，确定极强、强、中等、弱、极弱等5个级别的降噪百分比分别为≥8.60%、7.1%～8.6%、5.6%～7.1%)、4.1%～5.6%、<4.10%。

3.3 不同树种形状比较

3.3.1 树高、枝下高 灌木或乔木灌木状培育的评价树高为1.31～1.65m,乔木树种平均树高为5.56～18.96m，海棠最低，雪松最高、七叶树次之，其他18个乔木树种介于雪松与七叶树之间。21个乔木树种枝下高为1.32～6.16m,杨树最高，悬铃木次之，樱花最低，其他居中。

3.3.2 冠幅与分枝角度 灌木冠幅为0.56～2.67m,乔木树种冠幅为2.72～11.44m,七叶树最大，棕榈最小。乔木树种除棕榈外分枝角度为30～60°，60°者居多。

3.3.3 叶面积指数 灌木林带叶面积指数为 0.78～1.07，21个乔木树种林带叶面积指数为0.49～19.58，苦楝最小，七叶树最大。

图1 使用平均联接(组间)的树状降噪等级类别

树种 植被结构特征平均高度/m枝下高/m冠幅⊥×冠幅∥m×m种植密度(株行距)/m分枝角度/°LAI女贞7.401.995.10×5.165.00600.81小蜡1.630.202.67×2.482.50301.07三角枫10.602.285.69×5.174.00305.86木瓜6.611.696.52×5.323.00301.66栾树7.753.007.17×7.216.00602.54红叶李7.841.486.61×5.044.00607.77杨树20.946.166.54×8.906.00600.79樱花7.361.325.80×5.103.00602.43七叶树14.702.489.52×11.446.006019.58毛梾13.342.858.04×6.444.00606.28广玉兰7.121.994.96×4.886.00600.93棕榈6.002.482.90×2.726.00301.55紫荆7.441.844.09×4.806.00602.88海棠5.561.564.54×4.006.00600.54玉兰10.252.165.33×4.836.00601.18银杏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鹅掌楸10.752.805.91×7.166.00452.11雪松18.964.067.84×7.757.504511.24圆柏14.903.305.28×8.214.00602.51悬铃木16.504.408.48×8.833.003022.93红叶石楠1.310.080.56×0.651.00450.78

3.4 树种降噪影响因子分析

由表3相关性检验结果可以看出，25种树种降噪量与乔木枝下高、测定平行方向冠幅、叶面积指数呈显著相关(P<0．05)，与平均高度、测定垂直方向冠幅、胸径相关性不显著(P>0.05)，表明乔木枝下高、叶面积指数、测定平行方向冠幅是影响以上25种树种降噪能力的主要性状因素。并对25种树种的降噪量进行单因素方差分析，得到不同树种之间差异性显著，显著性值为0.000(P<0.05)，故树种种类与降噪量密切相关。通过逐步回归分析法得到回归模型为

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

式中H为树种平均高度，G⊥为测定垂直方向冠幅，G∥为测定平行方向冠幅，LAI为叶面积指数，D为胸径,ZH为枝下高，SZ为树种[15]。

计算时用树种种类用数字作为标签值[15]，不同树种SZ值为：1=枸骨、2=苦楝、3=刺柏、4=悬铃木、5=小蜡、6=毛梾、7=三角枫、8=红叶石楠、9=青桐、10=雪松、11=圆柏、12=玉兰、13=木瓜、14=女贞、15=栾树16=红叶李、17=杨树、18=樱花、19=七叶树、20=广玉兰、21=棕榈、22=紫荆、23=海棠、24=鹅掌楸、25=银杏。

表3 乔木树种降噪量与多种性状指标的相关性

注：p=0．05(双侧)显著相关,R2=0.686.

4 结论与讨论

(1)本研究结果为供试25个树种降噪百分比为3.68%～10.47%，枸骨最大，刺柏、悬铃木次之，紫荆最小，樱花也较小，其他居中；降噪效果树状聚类等级划分为极强(3种)：枸骨、刺柏、悬铃木，强(3种)：小蜡、毛梾、三角枫，中等(9种)：红叶石楠、青桐、圆柏、雪松、玉兰、鹅掌楸、女贞、七叶树、银杏，弱(8种)：木瓜、毛白杨、红叶李、栾树、苦楝、广玉兰、垂丝海棠、棕榈，极弱(2种)：樱花、紫荆；五个降噪等级的降噪百分比分别为极强≥8.60%、强7.1%～8.6%、中等5.6%～7.1%、弱4.1%～5.6%、极弱<4.10%；不同乔木树种降噪量分别与枝下高、测定平行方向冠幅、叶面积指数呈显著相关(P<0．05)，与平均高度、测定垂直方向冠幅、胸径相关不显著(P>0.05)；降噪效果与树种及其平均高度、测定垂直方向冠幅、测定平行方向冠幅、叶面积指数、胸径、枝下高等的关系式为△L=0.153H-0.189G∥-0.117G⊥+0.088LAI-1.745D-0.329ZH-0.145SZ+8.818；杨凌及其生态环境条件相近地区为了降低车辆等噪音，可先选用降噪能力极强和强的树种，如刺柏、悬铃木、小蜡、毛梾、三角枫等。

(2)道路绿地除降噪功能外，还有美化、隔离、降尘、防风等，植物的枝、叶是反射和吸收声波的主要部位，当声波经过植物条带时产生阻尼振动，最终转化为其固有振动频率,从而导致了声衰减[2]；植物叶组织解剖结构对植物隔声性能也有很大影响，最主要影响因子是海绵组织厚度和叶片厚度，海绵组织排列疏松，胞间隙发达，细胞间隙充满空气，形成互相贯通的细胞间隙系统[16]；当声波作用于叶片，叶片细胞间隙的介质在声波作用下产生振动，将声能转变成热能，使声波不断被吸收[17]。因此，在道路绿地设计与树种选择时，应在考虑除降噪之外的其它生态与美化功能前提下，优先选用树体相对高大、枝叶浓密、叶面积大、叶片肥厚宽大、叶组织结构疏松的树种。

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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 基金项目：国家级大学生创新性实验项目(Z105021401)。

作者简介：梁艺馨(1995-)，女，本科生。

S791.248;Q

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