城市公园植物景观配置的声景效应研究

危艳梅，翟俊文，米思乐，刘 江，任 维,3

(1.福建农林大学风景园林与艺术学院，福建福州 350100；
2.福州大学建筑与城乡规划学院，福建福州 350108；
3.海峡美丽乡村人居环境研究中心，福建福州 350100)

城市公园是承载城市居民日常活动、休闲游憩的主要场所，其环境质量影响着人们的游憩满意程度[1]。植物景观是公园绿地设计的重要内容，是评价公园建设质量的主要标准之一，其配置方式的艺术性、科学性和合理性尤为重要[2-3]。在传统的景观空间设计中，人们过多关注于视觉上的景观空间形态和植物配置，忽视了其他感官的认知和体验[4-5]。研究表明，随着绿视率的提高，视觉景观评价也会随之提高，其中，乔木是主要影响因素之一,且视觉景观对自然声的感知比人工声的影响更大[6,7]。植物不仅能够影响视觉景观，还能影响声景观。随着20世纪60年代以来声景概念的推广，其在城市声环境优化方面的潜力受到广泛关注[8-9]。其中，针对植物景观与声环境关系的相关研究表明，植物能够使环境噪声能量衰减[10]，当绿化率从30%增加到60%时，噪声干扰衰减效果显著增加[11]，随着绿化率的升高，鸟叫声、虫鸣声、风声和水声等自然声出现频率增加，声景舒适度也在提升[12-13]。植物组合类型和配置模式不仅会影响城市绿地降噪程度[14]，还能营造良好的环境氛围，从而影响人们对声景空间的认知和评价[15]。通过植物营造能够有效降噪并提升整体环境感知质量及声景舒适度，从而促进积极的声景体验[16-17]。而在植物种类繁多的地方引入鸟叫声和风声，在地势起伏大、水生植物少的地方引入水声同样能有效提升声景评价[18]。不同生活型植物对声景感知的影响不同，乔木对其影响较大，尤其是高大茂密的乔木，而灌木与地被植物在创造积极声环境方面作用较小[19]。就具体的植物配置形式而言，研究发现阶梯式与镶嵌式植物配置模式的带状绿地降噪效果比较突出[20]；
不同植物结构导致产生不同的生物声景[21]，根据不同功能分区中不同植物配置的声景观评价，得出改善公园声环境的可行做法是加强植物环境的营造，在枝叶较密、林下空荡的区域有规则地布局与搭配灌木，可以让某些特殊频率的声音衰减超过15 dB[22]；
植物围合程度越高，种类越丰富的空间多以自然声音为主，声压级降低，游客的声景评价也越高[21]。在一项街心公园的研究中发现，植物配置模式为自然型乔草或乔灌草且声压级为50 dB时，被试者的整体景观好感度最高，当声压级达到70 dB，评价的各个指标急剧恶化[15]。总体而言，虽然国内外学者对植物景观配置模式的声景效应有一定的探索，但鲜有其形成机理和影响因素的相关研究。

本研究以福州市5个城市公园为研究对象，针对半开敞植物景观空间中不同类型的植物配置模式，分别对游客的声景感知特征进行调查，分析其在声景构成、使用者声景感知等方面的差异及影响因素，以期为提升城市公园植物景观空间声景品质提供理论参考。

1.1 样点选取

植物景观空间可以分为开敞空间、半开敞空间、覆盖空间、垂直空间和封闭空间5种类型[23]。研究表明，半开敞空间由于空间半封闭、半开敞且有较大的活动空间，是城市公园植物景观空间营造中最常见的类型[24]。但即便在相同的空间类型中，植物配置模式不同，其声景效果也可能不同，还会受到公园景观特色、主要功能、游客密度和行为等因素的影响[21,25-26]。因此，为得到较为普适的结论，本研究在福州市内的闽江公园北园、西湖公园、温泉公园、左海公园和牛岗山公园5个典型城市公园中进行实地调研，选取同属于半开敞空间的17个样点进行研究，涵盖了阶梯式、疏林式、镶嵌式和整形式4类植物配置模式(见表1、2)[20]。同时，在前期调研中对各样点的典型声源进行观察和记录，共识别出自然声、人工声与机械声3大类共15种典型声源(表3)，作为后续公众调查的基础资料[27]。

表1 案例公园与样点概况Table 1 Overview of the case urban parks and sample points

表2 植物配置模式类型及样点实景照片Table 2 Patterns of plant arrangements and their photos

表3 所选公园的典型声源构成Table 3 Typical sound source composition in the selected parks

1.2 数据获取

1.2.1 游客声景及植物景观主观感受数据

本研究采用问卷调查获取游客声景感知及植物景观主观感受数据，主要由3部分构成：

(1)调查受访者的人口、社会与行为学特征的基本信息，包括性别(男、女)、年龄(岁)(＜18、18～24、 25～30、 31～40、 41～50、 51～60、 61～70、 ＞70)、教育背景(小学及以下、初中、高中或中专、本科或大专、研究生及以上)、职业(在职员工、学生、无职业者)、在福州居住时间(1年以内、1～2年、3～5年、6～9年、10年以上)、游览频率(每周5次及以上、每周2～4次、两周至少1次、偶尔来)及游览时长(1 h以内、1～2 h、2～3 h、3～4 h、半天及以上)。

(2)由游客对所在场地内声源感知与声景感知评价组成，采用7级量表对典型声源的感知强度(1-极弱，7-极强)、感知频率(1-极少，7-极频繁)和偏好度(1-极厌恶，7-极喜爱)进行评价，以及从丰富度和愉悦度2个方面对样点总体声景感知进行评价，其中声景愉悦度评价采用“安静的”、“和谐的”及“愉悦的”，丰富度采用“变化的”“丰富的”等形容词进行描述(1-极不赞同，7-极赞同)[27,28]。

(3)为游客对所在样点植物景观的主观评价，选取的评价指标包括色彩感、空间感、层次感、氛围感和吸引力5个指标[29]，采用李克特7级量表进行评价(1-极不赞同，7-极赞同)。

1.2.2 植物群落客观属性数据

为了研究城市公园不同植物群落客观属性对总体声景感知的影响，针对各样点植物群落特征，选取常绿落叶比(＜1/4、1/4～1/2、1/2～3/4、＞3/4)、树种种类(＜3、3～4、5～6、≥7)、生活型构成[30,31](乔灌草、乔草、灌草、乔木铺装)、层次(单一、不明显、一般、丰富)、围合度(＜1/4、1/4～1/2、1/2～3/4、＞3/4)、郁闭度(＜1/4、1/4～1/2、1/2～3/4、＞3/4)、色彩树种(1种、2种、3种、4种及以上)7个维度进行评价[15]。

1.3 数据分析

研究正式调研为2020年10～11月，天气良好，调研时间为8:00～18:00，涵盖公园游客活动的主要时间段。在选定的17个样点上，随机选取公园游客进行调查。本次调查共分发300份问卷，回收有效问卷274份，回收率为91.3%。其中，阶梯式植物空间63份、镶嵌式植物空间37份、疏林式植物空间139份、整形式植物空间35份，满足研究数据分析要求。样本数据中受访者的基本信息统计结果如表4所示。

表4 问卷调查的样本信息统计(N=274)Table 4 Sample information statistics of the questionnaire survey(N=274)

为了能够更加全面地描述声源在场地中的存在状态与和谐程度，基于3种声源感知指标，本研究引入2个综合声源感知指标[25,32]。

声源优势度(Sound Dominant Degree，SDD)：指该声源在特定声景中的主导性程度，其数值越高，则表示该声源能够被感知到的程度越大；
用声源感知频率(Perceived Occurrences of Sound，POS)和声源感知强度(Perceived Loudness of Sound，PLS)的乘积表示，如式(1)所示：

声源和谐度(Sound Harmonious Degree，SHD)：声源和谐度指该声源在特定声景中存在的状态与声景总体满意度之间的和谐程度，与声源偏好度及其被感知到的频率有关；
用声源感知频率(POS)和声源偏好度(Preference For Sound，PFS)的乘积表示，如式(2)所示：

2.1 不同植物配置模式下声源感知特征分析

2.1.1 声源感知总体特征分析

不同植物配置模式下声源优势度分析结果如图1所示。在阶梯式、疏林式与整形式3类植物配置模式中，儿童嬉闹声和谈话声是优势度最高的声源，而在镶嵌式配置模式下施工声和广播声优势度最高。疏林式与阶梯式的人工声优势度高于整形式和镶嵌式，尤其是谈话声与儿童嬉闹声，可见在疏林式与阶梯式植物空间中人的活动最为活跃；
镶嵌式与疏林式的机械声优势度高于阶梯式和整形式，特别是镶嵌式配置模式下施工声的优势度明显高于其他3类空间；
4类植物配置模式下自然声优势度变化最大的是水声和虫鸣声。

图1 不同植物配置模式下声源优势度分析Fig.1 The analysis of SDD for different patterns of plant arrangements

不同植物配置模式下声源和谐度分析结果如图2所示。在阶梯式配置模式中，鸟叫声和水声的和谐度评价较高；
狗叫声和手机铃声和谐度较低；
虫鸣声的偏好度虽高，但因感知频率较低，其和谐度值也相对较低。在镶嵌式配置模式中，音乐声和广播声成为和谐度较高的声源，而交通声和施工声和谐度评价较低。疏林式配置模式下自然声和人工声的和谐度高于机械声，特别是鸟叫声、风声和健身运动声是和谐度评价最高的3类声源。这可能是因为疏林式配置模式以稀疏高大的乔木为主产生了最大的消声潜力，避免机械声的干扰[33]。在整形式配置模式中，风声和风吹树叶声是和谐度评价较高的声源，而水声作为偏好度较高的自然类声源，其感知频率较低导致和谐度评价较低。

图2 不同植物配置模式下声源和谐度分析Fig.2 The analysis of SHD for different patterns of plant arrangements

2.1.2 声源感知差异性特征分析

根据数据样本属性特征，采用Kruskal-Wallis非参数检验对不同植物配置模式下的声源感知差异性进行分析。结果表明在声源优势度上，音乐声(Z值为29.916，P＜0.001)、广播声(Z值为38.278，P＜0.001)与交通声(Z值为11.489，P＜0.01)存在显著差异；
同时，音乐声(Z值为31.286，P＜0.001)和广播声(Z值为38.658，P＜0.001)在和谐度上存在极显著差异，交通声(Z值为9.994，P＜0.05)存在显著差异。

进一步进行事后检验(多重比较)对比两两组别的差异性，结果如表5所示。“镶嵌式—疏林式”是6组中声源感知差异性最大的一组，在音乐声、广播声和交通声的优势度与和谐度方面均呈现出差异。这与崔海南等的研究结论一致，植物的配置模式、水平郁闭度与树种组成在植物茂盛期对于降噪影响最大[20]，镶嵌式中层为密植的中小型灌木，相较于下层植物稀疏的疏林式，其对声源的降噪效果更明显。而“阶梯式—整形式”与“疏林式—整形式”在典型声源感知方面无明显差异。

表5 不同成对的植物配置模式下声源感知差异性比较分析Table 5 Comparative analysis of sound source perception differences for different pairs of plant arrangement patterns

2.2 不同植物配置模式下总体声景感知特征分析

将总体声景感知评价中的“愉悦度”取“安静的”、“和谐的”及“愉悦的”3个指标的均值，“丰富度”取“变化的”“丰富的”2个指标的均值，从而得到总体声景感知的愉悦度与丰富度2个因子的评价结果[27-28]。对不同植物配置模式下总体声景感知特征分析结果如图3所示。声景愉悦度与丰富度总体变化趋势在4种植物配置模式中类似，阶梯式和镶嵌式较高，而疏林式植物配置的总体声景感知评价最低。

图3 不同配置模式的总体声景感知分析Fig.3 The overall soundscape perception analyses for different patterns of plant arrangements

在此基础上，进一步采用Kruskal-Wallis非参数检验对4类植物配置空间的总体声景感知特征进行差异分析，结果显示总体声景感知在愉悦度与丰富度这2个维度上无显著差异(P＞0.05)。

2.3 不同植物配置模式下总体声景感知的影响因素分析

2.3.1 声源感知对总体声景感知的影响

为了探索不同植物配置模式下声源感知对总体声景感知的影响，分别针对4类植物配置模式，以声景愉悦度与声景丰富度为因变量，15种声源的优势度与和谐度为自变量，进行多元逐步线性回归分析，结果如表6所示。各模型变量不存在共线性问题(VIF小于10)，同时结合t检验和显著度，45.2%，虽然模型解释度较低，但整体有效。

表6 不同植物配置模式下声源感知指标与总体声景感知多元逐步回归分析Table 6 Multiple stepwise regression analysis of sound source perception index and overall soundscape perception for different patterns of plant arrangements

在阶梯式配置模式中，声源感知主要影响声景的愉悦度，其中风声、健身运动声和水声是主要声源，且均有积极作用。因此，在植物配置方面可适当增加油松、华山松、柳杉，水杉等善于捕捉风声的针叶类植物，另外可增加水景设计，引入喷泉等提高游客的水声感知，在场地功能设计上优选健身功能。

在镶嵌式配置模式中，鸟叫声、儿童嬉闹声和风声都对声景感知产生影响。其中，风声的和谐度对声景丰富度产生显著负面影响，说明针叶类植物在此配置模式下的声景效应有待进一步论证。

影响疏林式配置模式声景感知的声源感知指标最多。其中，音乐声最为显著，其和谐度对声景愉悦度和丰富度均有显著积极影响，而优势度反之。在一定范围内，音乐声与自然声的比率增加，会导致总体声景评价降低[26]。因此，适当控制音乐声的频率和强度，对提高声景品质有积极作用。此外，声景愉悦度容易受谈话声和交通声的负面影响，也会受到风声和虫鸣声等自然声的积极影响。

整形式植物配置模式最容易受到声源感知的负面影响，模型中对其声景感知产生显著影响的几类声源指标，如狗叫声优势度、音乐声优势度和手机铃声和谐度均为负面影响。

总体而言，声源感知主要对声景愉悦度产生影响，疏林式配置模式受声源感知影响最为明显。在不同植物配置空间的声景营造时应增加虫鸣声、风声、鸟叫声和水声等自然声的营造，同时降低交通声等消极声源的影响。疏林式和整形式配置模式中特别注意控制音乐声的频率强度，避免造成负面影响。阶梯式和疏林式配置模式中，可以适当引入健身和娱乐设施，在满足功能需求的同时，对声景营造也有积极作用。

2.3.2 植物景观主观感受对总体声景感知的影响分析

进一步探索不同植物配置模式下植物景观对总体声景感知的影响，分别针对4类植物配置模式，以声景愉悦度和丰富度为因变量，5个植物景观主观评价指标(色彩感、空间感、层次感、氛围感和吸引力)为自变量，进行多元逐步线性回归分析，结论如表7所示。

表7 不同植物配置模式下植物景观主观感受与总体声景感知多元逐步回归分析Table 7 Multiple stepwise regression analysis of subjective feeling and overall soundscape perception of plant landscape for different patterns of plant arrangements

总体而言，植物景观主观评价指标对声景愉悦度和丰富度有积极影响，其中色彩度最为明显。在阶梯式植物配置中，植物景观的层次感、色彩度和氛围感对声景愉悦度和丰富度均有积极影响。镶嵌式配置模式中声景感知主要受植物景观色彩度的积极影响。植物景观的吸引力、层次感和色彩度是影响疏林式植物景观空间声景感知的主要因素。在整形式配置模式中，植物景观的色彩度和氛围感对声景感知均有积极影响。因此，植物景观配置中应注重色彩的搭配，营造自然氛围，并且关注植物竖向设计，根据树种特点合理种植，同时有效利用地形地貌营造丰富变化的景观。

2.3.3 植物群落客观属性对总体声景感知的影响分析

为研究城市公园植物群落客观评价对半开敞空间总体声景感知的影响，以声景丰富度与愉悦度为因变量，植物群落客观属性指标作为自变量，进行多元逐步线性回归分析，结果如表8所示。结果显示，仅有植物群落的围合度对声景愉悦度和丰富度产生积极影响。相关研究表明，不同的绿化包围程度会对声景愉悦度产生影响，随着植物群落围合度的增加其舒适度、愉悦度评价升高[34]。

表8 半开敞空间植物群落客观指标与总体声景感知多元逐步回归分析Table 8 Multiple stepwise regression analysis of objective indexes of plant community and overall soundscape perception in half open plant allocation space

声景理念在降低城市环境噪声和提高声环境舒适度方面被广泛应用[35]。从植物配置模式角度，探讨声景感知与景观的关系，对进一步提升城市公园声景品质有重要意义。本研究以福州市5个城市公园中的17个典型半开敞植物景观空间样点为例，通过实地调研和公众问卷调查，探究阶梯式、疏林式、镶嵌式和整形式4种植物配置模式下，游客声景感知的差异性特征及总体声景感知的主要影响因素，结果表明：

(1)不同植物配置模式下音乐声、广播声和交通声的优势度与和谐度感知存在显著差异，其中“镶嵌式—疏林式”之间差异最为显著。4类植物配置模式在声景愉悦度和丰富度上虽无显著差异，但阶梯式和镶嵌式植物配置模式下声景总体感知的愉悦度、丰富度评价较高，疏林式配置模式评价最低。

(2)影响总体声景感知的主要因素包括声源感知特征、植物景观主观感受以及植物景观客观属性三类。整体来看，自然类声源对总体声景感知有积极影响，而机械声会产生负面影响，且植物景观的主观特征，以及围合度指标均对声景愉悦度和丰富度有积极影响，但是不同类型的植物配置模式的影响因素不同。

(3)植物景观空间营造时，要在遵循共性原则的基础上，控制交通声、施工声等机械声的干扰，增加鸟叫声、风声和风吹树叶声等自然类声音的营造，营造色彩度较高的植物景观，同时应综合考虑不同配置模式所产生的声景效应及其影响因素。其中，应更注重阶梯式配置模式中的植物层次的清晰与分明，在镶嵌式配置模式中，植物色彩对改善声景感知评价效果最为明显。对于较为疏朗的疏林式配置模式空间，播放舒缓温和的音乐，通过配置提升植物景观吸引力更能改善声环境，而视线开阔的整形式配置模式空间，则更加关注植物景观氛围感。

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