城市植被減噪效益的初步研究

隨著城市化進程的加快和工業化的快速發展，污染已成為城市的主要污染之一。植物不僅可用于綠化美化環境,還能吸塵降塵、降溫增濕、固土保水、吸收有害氣體以及有效降低噪聲污染。近年來,關于城市綠化帶、草坪和綠籬等對聲傳播的衰減效應已有許多研究,但很少涉及對城市植物群落減噪效果的系統研究。植物的減噪作用主要是利用了植物對聲波的反射和吸收作用,單株或稀疏的植物對聲波的反射和吸收很小,當植物形成郁閉的群落時,則可有效地反射聲波,猶如一道隔聲障板。植物群落的組成種類不同,群落的結構不同,群落的減噪效應也不同,因此,有必要對植物群落的聲衰減特性和減噪效果進行系統的研究。作者通過對上海市常見的綠化植物群落結構聲衰減效應的測定和分析,探討不同結構類型的植物群落的減噪效果,篩選出減噪效果較好的植物群落結構形式,為城市綠化提供依據。1學習方法1.1常綠落葉樹種混種模式對上海市常見的植物群落進行系統的群落學調查,選取典型均質的植物群落,設置若干足以反映群落種類組成和結構特征的樣地。根據群落高度以及綠地群落本身的邊界大小,設立200m2標準樣地,進行群落學和多樣性調查。按照群落垂直結構進行分層,記錄每層高度和植被蓋度,并分別記錄各層中的植物種類的多度、蓋度以及生長狀況。所選擇的6種類型的植物群落結構如下:1)針葉林包括池杉(TaxodiumascendensBrongn.)林、香榧(Torreyagrandis‘Merrilli’)林、雪松[Cedrusdeodara(Roxb.)Loud.]林和白皮松(PinusbungeanaZucc.exEndl.)林等。2)落葉闊葉林主要有刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)林、國槐(SophorajaponicaL.)林、無患子(SapindusmukorossiGaertn.)-欒樹(KoelreuteriapaniculataLaxm.)林、皂莢(GleditsiasinensisLam.)林、柿(DiospyroskakiL.f.)-油柿(Diospyroskakivar.sylvestrisMakino)林、懸鈴木(PlatanusorientalisL.)林等。3)常綠落葉闊葉混交林常綠樹種和落葉樹種混種模式在城市綠化中應用較多,類型也較豐富。主要有香樟[Cinnamomumcamphora(L.)Presl]-喜樹(CamptothecaacuminataDecne.)林、香樟-懸鈴木林、無患子-珊瑚樹(ViburnumawabukiK.Koch)林等。4)常綠闊葉林類型較少,但群落數量較多,以香樟林和廣玉蘭(MagnoliagrandifloraL.)林占絕對優勢。5)暖性竹林主要有毛竹(PhyllostachyspubescensMazelexH.deLehaie)林、紫竹[P.nigra(Lodd.exLindl.)Munro]林、淡竹(P.nigra‘Henonis’)林和孝順竹[Bambusamultiplex(Lour.)RaeuschelexJ.A.etJ.H.Schult.]林等。6)灌木林分為常綠灌木林和落葉灌木林。如蚊母樹(DistyliumracemosumSieb.etZucc.)灌叢、夾竹桃(NeriumindicumMill.)灌叢、八角金盤[Fatsiajaponica(Thunb.)Decne.etPlanch.]灌叢、海桐[Pittosporumtobira(Thunb.)Ait.]灌叢、楊梅[Myricarubra(Lour.)Sieb.etZucc.]灌叢、灑金桃葉珊瑚(Aucubachinensis‘Variegata’)灌叢、黃楊[Buxussinica(Rehd.etWils.)Cheng]灌叢、小葉女貞(LigustrumquihouiCarr.)灌叢、桂花(OsmanthusfragransLour.)灌叢、繡球莢蒾(ViburnummacrocephalumFort.)灌叢等。1.2減噪效益的測定測聲儀器為HS6288B型噪聲頻譜分析儀,配有微機通訊軟件,測量前使用聲校準器校正。聲源為標準聲源(96.0dB),置于距植物1.0m、距地面1.0m處。在距聲源1、10、20和30m處,每隔10s測定1次瞬間聲級,另在附近選擇沒有植物的空曠地測聲級做為對照。選取23個有代表性的植物群落進行減噪效益的測定。其中以常綠植物為建群種的群落只進行生長期的測定,而以落葉植物為優勢種的群落則在生長期和落葉期進行2次測定。在2004年11月下旬和2005年4月選擇氣象條件較一致的時間段進行測定。測定位置位于200m2左右的植物群落內部,在天氣晴朗的午后12:00至15:00進行,風速小于5.5m·s-1,測量時傳聲器增加風罩。用2套測聲儀器同時進行測定,每次測定重復3次。對在測量過程中受到汽車、拖拉機或鳥類等干擾產生的數據均予舍棄。2結果與分析2.1林分噪聲減噪效果不同植物群落的減噪效果是不同的。減噪效果較好的40m寬的綠化帶可使噪音減少10～15dB,綠化的街道比沒有綠化的街道可減少噪音8～10dB。從表1可以看出,噪聲衰減值大于10dB的植物群落有2個,其中以雪松群落的減噪效果最好,噪聲衰減值達到12.1dB;其次為廣玉蘭+香樟群落,衰減值達10.1dB;淡竹林的噪聲衰減值比孝順竹竹林高0.2dB;而減噪效果最差的是金銀木群落,比雪松林的噪聲衰減值低6.9dB。雪松群落減噪效果最好,與雪松的樹冠及枝下高比其他類型的植物矮而密有關。落葉闊葉林中國槐群落的噪聲衰減值為8.7dB,比常綠落葉闊葉林香樟+懸鈴木群落的衰減值高3.2dB。國槐群落林下植物差異較大,層次和物種多樣性較高,建群種國槐的枝下高為2.0～2.6m,主林層還有黃檀(DalbergiahupeanaHance)、刺槐和皂莢,亞林層有欏木石楠(PhotiniadavidsoniaeRehd.)、紅豆樹(OrmosiahosieiHemsl.etWils.)、合歡(AlbizziajulibrissinDurazz.)等;而香樟-懸鈴木群落中的懸鈴木枝下高為4.0～5.5m,且無亞林層,林下植物層次和種類較少。因而,國槐群落的相對減噪效果較好。研究結果表明,不同植物群落類型對噪聲的減弱效果從大到小依次為:針葉林、常綠闊葉林、常綠落葉闊葉林、落葉闊葉林、散生竹林、叢生竹林、常綠灌木、落葉灌木。2.2聲源距離對植物群落造成減噪效果的影響噪聲的能量隨著傳播距離的增加而減少,噪聲和傳播的距離與通過的障礙物有關。空曠地和植物群落對噪聲的衰減是有差異的。在距聲源的不同范圍內,植物群落均有減弱噪聲的作用,并且植物群落減弱噪聲的程度隨聲源距離的增加而增強。從圖1可以看出,在距聲源10、20和30m的不同范圍內,植物群落對噪聲的衰減值比同距離的空曠地分別高5.4、12.1和13.5dB,可見植物群落比空曠地具有明顯的減弱噪聲的效果,且這種減噪效果隨聲源距離的增加而逐漸增強。reductioneffectofurbanplantcommunity2.3條石鋪裝地面的懸鈴木群落對噪聲的影響以同一樹種為建群種的植物群落,林下植物配置不同,其對噪聲的衰減效果也不相同。以懸鈴木為建群種的2個植物群落對噪聲的衰減效果見圖2。其中A群落的懸鈴木林下沒有其他植物,地面以條石鋪裝;B群落的組成為:懸鈴木-楓香(LiquidambarformosanaHance)+日本女貞(LigustrumjaponicumThunb.)+紫椴(TiliaamurensisRupr.)+山茶(CamelliajaponicaL.)-豪豬刺(BerberisjulianaeSchneid.)+小檗(BerberisthunbergiiDC.)+牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)-麥冬[Ophiopogonjaponicus(L.f.)Ker-Grawl.]+栗褐苔草(CarexbrunneaThunb.)。從圖2可以看出,以條石鋪裝地面的懸鈴木群落對噪聲的衰減值在1～4dB;當林下層次豐富,各層均有多種植物時,懸鈴木群落的噪聲衰減值較高,與僅以條石鋪裝地面的群落相比,在距聲源10、20和30m處,噪聲衰減值分別高4.3、5.0和2.7dB。2.4不同群落的噪聲衰減效果植物的不同生長期對噪聲減弱的效果不同。由表2可看出,東方杉(Taxodiummucronatum×Cryptomeriafortunei)、皂莢和金銀木[Loniceramaackii(Rupr.)Maxim.]群落在生長期對噪聲的衰減值比落葉期分別高4.7、4.3和4.6dB。植物所處的生長時期不同,同一植物群落對噪聲的減弱效果是不同的。植物群落在生長期對噪聲的衰減值比落葉期高4～5dB,這是因為生長期的植物枝繁葉茂,對聲波的反射和吸收效果好的緣故。3不同群落林分噪聲衰減效果1)植物群落對噪聲具有一定的減弱效果,不同類型的植物群落的減噪效果有較大差別,減噪效果好的群落類型是針葉林