园林树木冠层结构特征与其降噪效益相关性分析
摘要：随着我国城市化进程的加快，噪音污染不断增加，已经成为污染城市居住环境的主要公害之一。开展城市园林树木冠层结构特征及其降噪效益的相关研究，有利于助力城市园林绿化工程建设及相关管理部门更加科学地选择园林树种与种植形式，争取在最大限度降低噪音带给城市居民的生活影响。基于此，选取6种常见的园林树木，分别是紫叶李（Prunuscerasiferaf.atropurpurea）、广玉兰（Magnoliagrandiflora）、龙柏（Sabinachinensis）、樱花（Cerasusyedoensis）、国槐（Sophorajaponica）、木槿（Hibiscussyriacus），对其冠层结构特征以及降噪效益相关性进行试验并分析。先设置好模拟固定噪声源，再利用BSWA309型声级计对不同梯度内的树木降噪能力进行测定，并利用LA-S型植物冠层图像分析仪对树木冠层结构的各项特征进行量化，进而分析出园林树木冠层结构特征与其降噪能力之间的联系。结果表明，同种树木在不同距离条件下降噪能力有所差异；树木冠层结构特征中，除了叶片倾斜角对降噪能力无直接影响外，叶片面积指数、叶片孔隙度和树冠肌理与降噪能力都存在着一定的关联。
社会经济的快速发展在带给人们生活便利的同时，也给人们的生活造成了严重的噪音污染。比如工业、建筑、交通等行业的日益发展，所产生的噪音严重降低了人们的生活质量。现阶段针对产生噪音源头不可控的情况下，降低噪音污染的途径主要包括运用隔音材料以及园林树木降噪方式。
由于前者在建设过程中不仅耗时且成本费用较高，不符合当今社会节能环保发展要求，因此，更多学者将研究重点放在园林树木降噪方面。园林工程是城市生态绿化的重要组成部分，既美化了城市环境，也起到净化空气、降低噪音等重要作用。人们的生活离不开植被的绿化作用，充分发挥园林树木结构优势，提升降噪能力，对于优化城市生活环境具有重要的现实意义。
1研究对象
1.1选取噪声源并进行模拟
交通噪音是城市环境中主要的噪音源之一，主要是由于各种类型的机动交通工具行驶过程中所发出的无规律声响。这些声响主要是车轮摩擦地面或者发动机引擎所产生的噪音。因此，本研究以交通噪音为主要研究对象，利用噪胎位研究介质，深入探究不同类型树种对于噪音的滞纳能力。
1.2选择测试树种
本次试验选取了6种常见的园林树种，分别是紫叶李（Prunuscerasiferaf.atropurpurea）、广玉兰（Magnoliagrandiflora）、龙柏（Sabinachinensis）、樱花（Cerasusyedoensis）、国槐（Sophorajaponica）、木槿（Hibiscussyriacus）。这6种试验树种生长状况良好、规格大致相同。
2研究方法
2.1噪声的衰减测量
模拟的噪声源为标准120dB（A）发动机引擎和轮胎摩擦地面所产生的声音。设置模拟噪声源的水平高度与试验树种的冠层部位保持一致，分别设置间隔为10m的5个梯度，测量并记录每个梯度内的噪声数据（见图1），采集数据使用的仪器是由中科新悦（苏州）科技有限公司生产的BSWA309型声级计，将声级计的采样间隔设定为0.5s，每个测试点持续测量1min。
为了避免气象因素对试验数据的准确性造成影响，尽量选在风速较小、温湿度较为稳定的时间段进行测试，每个测试点反复测量3次，最后将最高值与最低值去除后计算平均值，排除干扰噪音的影响并减去对照背景噪音值，最终计算出不同梯度内的噪音衰减量[1]。本试验于2020年9月初－9月中旬进行。
2.2树木冠层结构特征的量化
树木的冠层部位是影响树木降噪能力的关键部位。所以，为了探寻园林树木冠层结构的降噪机制的同时，使用杭州万深检测科技有限公司生产的LA-S型植物冠层图像分析仪来获取试验树种的冠层结构特征[2]。选取广角180°的鱼眼镜头拍取试验树种冠层部位。为了避免阳光充足而致使图片过曝以及蓝天背景影响照片清晰度，拍摄时间尽量选在阴天或多云时，拍摄前要对仪器进行水平调零处理，拍摄过程保持镜头位置朝向正北方向，在距离地面1.8m的位置分别拍摄各个试验树种的冠层部位，从而获取半球影像（见图2）。
随后通过半球影像技术，利用专业软件PlantCan-opyAnalysisSystem对获取的半球影像进行分析，进而得出准确的树木冠层结构指标，包括树木叶片倾斜角（MLA）、叶片面积指数（LAI）、叶片孔隙度（GAP）。进而利用Excel软件和SPSS软件对采集数据进行统计分类以及相关性分析。
3研究结果分析
3.1不同试验树种冠层削减噪音能力比较
不同试验树种的噪音削减能力在不同距离条件下存在着一定差异，由表1可知，5个梯度内6种试验树木的平均噪音削减分贝值从大到小依次是龙柏、樱花、广玉兰、国槐、紫叶李、木槿[3]。其中噪音削减能力最强的是龙柏，樱花和广玉兰的噪音削减能力也很强，国槐、紫叶李的噪音削减能力一般，木槿的噪音削减能力最弱。
在5个梯度内，同种树种在不同距离内的噪音能力差异，并无明显规律性可循。由表2可知，木槿和国槐在10m距离上噪音削减能力最大，紫叶李在40m距离上噪音削减能力最强，龙柏、樱花和广玉兰在50m距离上的噪音削减能力最强。
3.2不同树种冠层结构特征与降噪能力的关系比较
通过提取与分析各种样本树木冠层结构特征，获取不同样本树木的冠层结构特征指标，其中树冠肌理的指标数值参考了相关参考文献数据[4]。由表3可知，各种样本树木的冠层结构特征指标与其降噪能力存在着一定联系。
3.2.1叶面积指数与削减噪音能力的分析。叶面积指数是衡量树木生长状况的重要参考指标，一定程度上反映出了树木的叶片密度以及叶片郁闭度。通过提取试验树种叶片面积指数数值，并与不同梯度内噪音削减值进行相关性分析，由表4可知，噪音削减值与叶片面积指数双侧在0.05水平上显著呈现正向相关，也就说明叶片面积指数越大，对噪音的削减能力就越强。
3.2.2孔隙度指数与削减噪音能力的分析。冠层孔隙度是指太阳光穿过树木冠层不被截获的几率，在冠层结构相同的条件下，叶片孔隙度会受阳光入射角度的影响，另外，不同的冠层结构叶片孔隙度也是不相同的[5]。通过提取试验树种叶片孔隙度指数数值，并与不同梯度内噪音削减值进行相关性分析，由表5可知，噪音削减值与叶片孔隙度指数双侧在0.05水平上显著呈现反向相关，也就说明叶片孔隙度指数越小对噪音的削减能力就越强。
3.2.3叶倾斜角与削减噪音能力的分析。叶倾角是树木群体结构中的重要参数，直接影响着树木群体的光分布以及传递[6]。通过提取试验树种叶倾斜角数值，并与不同梯度内噪音削减值进行相关性分析。由表6可知，噪音削减值与叶倾斜角并没有关联性，因此，说明叶倾斜角对树木的降噪能力没有太大影响。
3.2.4树冠肌理与削减噪音能力的分析。通过将树冠肌理与不同梯度内噪音削减值进行相关性分析，由表7可知，噪音削减值与树冠肌理双侧在0.05水平上显著呈现反向相关，也就说明树冠肌理数值越小对噪音的削减能力就越强。
4结语
综上所述，在研究不同树种降噪能力的同时，探究了园林树木冠层结构的降噪机理。园林树种的科学选择与合理配置对削减噪音以及改善城市环境具有重要意义，本试验研究可为城市园林树种的科学选择提供有力的理论支撑。园林树木对城市交通噪音具有一定的削减与滞纳作用，同时，树木叶片对于噪音的吸收与折射以及降噪的效果都与园林树木种类以及其冠层结构特征具有一定影响。通过试验可以得出：
①叶片面积指数越大，对噪音的削减能力就越强；
②叶片孔隙度指数越小，对噪音的削减能力就越强；
③叶倾斜角对树木的降噪能力没有太大影响；
④树冠肌理数值越小，对噪音的削减能力就越强。另外，本试验仅针对固定噪音源影响下园林树木冠层结构特征对噪音削减能力的效应，对于声压与频谱条件不同的情况并没有相应的指导意义，还需进行进一步的试验研究。