城市公園植物景觀配置的聲景效應研究

危艷梅，翟俊文，米思樂，劉 江，任 維,3

(1.福建農林大學風景園林與藝術學院，福建福州 350100；2.福州大學建筑與城鄉規劃學院，福建福州 350108；3.海峽美麗鄉村人居環境研究中心，福建福州 350100)

0 引言

城市公園是承載城市居民日常活動、休閑游憩的主要場所，其環境質量影響著人們的游憩滿意程度[1]。植物景觀是公園綠地設計的重要內容，是評價公園建設質量的主要標準之一，其配置方式的藝術性、科學性和合理性尤為重要[2-3]。在傳統的景觀空間設計中，人們過多關注于視覺上的景觀空間形態和植物配置，忽視了其他感官的認知和體驗[4-5]。研究表明，隨著綠視率的提高，視覺景觀評價也會隨之提高，其中，喬木是主要影響因素之一,且視覺景觀對自然聲的感知比人工聲的影響更大[6,7]。植物不僅能夠影響視覺景觀，還能影響聲景觀。隨著20世紀60年代以來聲景概念的推廣，其在城市聲環境優化方面的潛力受到廣泛關注[8-9]。其中，針對植物景觀與聲環境關系的相關研究表明，植物能夠使環境噪聲能量衰減[10]，當綠化率從30%增加到60%時，噪聲干擾衰減效果顯著增加[11]，隨著綠化率的升高，鳥叫聲、蟲鳴聲、風聲和水聲等自然聲出現頻率增加，聲景舒適度也在提升[12-13]。植物組合類型和配置模式不僅會影響城市綠地降噪程度[14]，還能營造良好的環境氛圍，從而影響人們對聲景空間的認知和評價[15]。通過植物營造能夠有效降噪并提升整體環境感知質量及聲景舒適度，從而促進積極的聲景體驗[16-17]。而在植物種類繁多的地方引入鳥叫聲和風聲，在地勢起伏大、水生植物少的地方引入水聲同樣能有效提升聲景評價[18]。不同生活型植物對聲景感知的影響不同，喬木對其影響較大，尤其是高大茂密的喬木，而灌木與地被植物在創造積極聲環境方面作用較小[19]。就具體的植物配置形式而言，研究發現階梯式與鑲嵌式植物配置模式的帶狀綠地降噪效果比較突出[20]；不同植物結構導致產生不同的生物聲景[21]，根據不同功能分區中不同植物配置的聲景觀評價，得出改善公園聲環境的可行做法是加強植物環境的營造，在枝葉較密、林下空蕩的區域有規則地布局與搭配灌木，可以讓某些特殊頻率的聲音衰減超過15 dB[22]；植物圍合程度越高，種類越豐富的空間多以自然聲音為主，聲壓級降低，游客的聲景評價也越高[21]。在一項街心公園的研究中發現，植物配置模式為自然型喬草或喬灌草且聲壓級為50 dB時，被試者的整體景觀好感度最高，當聲壓級達到70 dB，評價的各個指標急劇惡化[15]。總體而言，雖然國內外學者對植物景觀配置模式的聲景效應有一定的探索，但鮮有其形成機理和影響因素的相關研究。

本研究以福州市5個城市公園為研究對象，針對半開敞植物景觀空間中不同類型的植物配置模式，分別對游客的聲景感知特征進行調查，分析其在聲景構成、使用者聲景感知等方面的差異及影響因素，以期為提升城市公園植物景觀空間聲景品質提供理論參考。

1 研究方法

1.1 樣點選取

植物景觀空間可以分為開敞空間、半開敞空間、覆蓋空間、垂直空間和封閉空間5種類型[23]。研究表明，半開敞空間由于空間半封閉、半開敞且有較大的活動空間，是城市公園植物景觀空間營造中最常見的類型[24]。但即便在相同的空間類型中，植物配置模式不同，其聲景效果也可能不同，還會受到公園景觀特色、主要功能、游客密度和行為等因素的影響[21,25-26]。因此，為得到較為普適的結論，本研究在福州市內的閩江公園北園、西湖公園、溫泉公園、左海公園和牛崗山公園5個典型城市公園中進行實地調研，選取同屬于半開敞空間的17個樣點進行研究，涵蓋了階梯式、疏林式、鑲嵌式和整形式4類植物配置模式(見表1、2)[20]。同時，在前期調研中對各樣點的典型聲源進行觀察和記錄，共識別出自然聲、人工聲與機械聲3大類共15種典型聲源(表3)，作為后續公眾調查的基礎資料[27]。

表1 案例公園與樣點概況Table 1 Overview of the case urban parks and sample points

表2 植物配置模式類型及樣點實景照片Table 2 Patterns of plant arrangements and their photos

表3 所選公園的典型聲源構成Table 3 Typical sound source composition in the selected parks

1.2 數據獲取

1.2.1 游客聲景及植物景觀主觀感受數據

本研究采用問卷調查獲取游客聲景感知及植物景觀主觀感受數據，主要由3部分構成：

(1)調查受訪者的人口、社會與行為學特征的基本信息，包括性別(男、女)、年齡(歲)(＜18、18～24、 25～30、 31～40、 41～50、 51～60、 61～70、 ＞70)、教育背景(小學及以下、初中、高中或中專、本科或大專、研究生及以上)、職業(在職員工、學生、無職業者)、在福州居住時間(1年以內、1～2年、3～5年、6～9年、10年以上)、游覽頻率(每周5次及以上、每周2～4次、兩周至少1次、偶爾來)及游覽時長(1 h以內、1～2 h、2～3 h、3～4 h、半天及以上)。

(2)由游客對所在場地內聲源感知與聲景感知評價組成，采用7級量表對典型聲源的感知強度(1-極弱，7-極強)、感知頻率(1-極少，7-極頻繁)和偏好度(1-極厭惡，7-極喜愛)進行評價，以及從豐富度和愉悅度2個方面對樣點總體聲景感知進行評價，其中聲景愉悅度評價采用“安靜的”、“和諧的”及“愉悅的”，豐富度采用“變化的”“豐富的”等形容詞進行描述(1-極不贊同，7-極贊同)[27,28]。

(3)為游客對所在樣點植物景觀的主觀評價，選取的評價指標包括色彩感、空間感、層次感、氛圍感和吸引力5個指標[29]，采用李克特7級量表進行評價(1-極不贊同，7-極贊同)。

1.2.2 植物群落客觀屬性數據

為了研究城市公園不同植物群落客觀屬性對總體聲景感知的影響，針對各樣點植物群落特征，選取常綠落葉比(＜1/4、1/4～1/2、1/2～3/4、＞3/4)、樹種種類(＜3、3～4、5～6、≥7)、生活型構成[30,31](喬灌草、喬草、灌草、喬木鋪裝)、層次(單一、不明顯、一般、豐富)、圍合度(＜1/4、1/4～1/2、1/2～3/4、＞3/4)、郁閉度(＜1/4、1/4～1/2、1/2～3/4、＞3/4)、色彩樹種(1種、2種、3種、4種及以上)7個維度進行評價[15]。

1.3 數據分析

研究正式調研為2020年10～11月，天氣良好，調研時間為8:00～18:00，涵蓋公園游客活動的主要時間段。在選定的17個樣點上，隨機選取公園游客進行調查。本次調查共分發300份問卷，回收有效問卷274份，回收率為91.3%。其中，階梯式植物空間63份、鑲嵌式植物空間37份、疏林式植物空間139份、整形式植物空間35份，滿足研究數據分析要求。樣本數據中受訪者的基本信息統計結果如表4所示。

表4 問卷調查的樣本信息統計(N=274)Table 4 Sample information statistics of the questionnaire survey(N=274)

為了能夠更加全面地描述聲源在場地中的存在狀態與和諧程度，基于3種聲源感知指標，本研究引入2個綜合聲源感知指標[25,32]。

聲源優勢度(Sound Dominant Degree，SDD)：指該聲源在特定聲景中的主導性程度，其數值越高，則表示該聲源能夠被感知到的程度越大；用聲源感知頻率(Perceived Occurrences of Sound，POS)和聲源感知強度(Perceived Loudness of Sound，PLS)的乘積表示，如式(1)所示：

聲源和諧度(Sound Harmonious Degree，SHD)：聲源和諧度指該聲源在特定聲景中存在的狀態與聲景總體滿意度之間的和諧程度，與聲源偏好度及其被感知到的頻率有關；用聲源感知頻率(POS)和聲源偏好度(Preference For Sound，PFS)的乘積表示，如式(2)所示：

2 結果與分析

2.1 不同植物配置模式下聲源感知特征分析

2.1.1 聲源感知總體特征分析

不同植物配置模式下聲源優勢度分析結果如圖1所示。在階梯式、疏林式與整形式3類植物配置模式中，兒童嬉鬧聲和談話聲是優勢度最高的聲源，而在鑲嵌式配置模式下施工聲和廣播聲優勢度最高。疏林式與階梯式的人工聲優勢度高于整形式和鑲嵌式，尤其是談話聲與兒童嬉鬧聲，可見在疏林式與階梯式植物空間中人的活動最為活躍；鑲嵌式與疏林式的機械聲優勢度高于階梯式和整形式，特別是鑲嵌式配置模式下施工聲的優勢度明顯高于其他3類空間；4類植物配置模式下自然聲優勢度變化最大的是水聲和蟲鳴聲。

圖1 不同植物配置模式下聲源優勢度分析Fig.1 The analysis of SDD for different patterns of plant arrangements

不同植物配置模式下聲源和諧度分析結果如圖2所示。在階梯式配置模式中，鳥叫聲和水聲的和諧度評價較高；狗叫聲和手機鈴聲和諧度較低；蟲鳴聲的偏好度雖高，但因感知頻率較低，其和諧度值也相對較低。在鑲嵌式配置模式中，音樂聲和廣播聲成為和諧度較高的聲源，而交通聲和施工聲和諧度評價較低。疏林式配置模式下自然聲和人工聲的和諧度高于機械聲，特別是鳥叫聲、風聲和健身運動聲是和諧度評價最高的3類聲源。這可能是因為疏林式配置模式以稀疏高大的喬木為主產生了最大的消聲潛力，避免機械聲的干擾[33]。在整形式配置模式中，風聲和風吹樹葉聲是和諧度評價較高的聲源，而水聲作為偏好度較高的自然類聲源，其感知頻率較低導致和諧度評價較低。

圖2 不同植物配置模式下聲源和諧度分析Fig.2 The analysis of SHD for different patterns of plant arrangements

2.1.2 聲源感知差異性特征分析

根據數據樣本屬性特征，采用Kruskal-Wallis非參數檢驗對不同植物配置模式下的聲源感知差異性進行分析。結果表明在聲源優勢度上，音樂聲(Z值為29.916，P＜0.001)、廣播聲(Z值為38.278，P＜0.001)與交通聲(Z值為11.489，P＜0.01)存在顯著差異；同時，音樂聲(Z值為31.286，P＜0.001)和廣播聲(Z值為38.658，P＜0.001)在和諧度上存在極顯著差異，交通聲(Z值為9.994，P＜0.05)存在顯著差異。

進一步進行事后檢驗(多重比較)對比兩兩組別的差異性，結果如表5所示。“鑲嵌式—疏林式”是6組中聲源感知差異性最大的一組，在音樂聲、廣播聲和交通聲的優勢度與和諧度方面均呈現出差異。這與崔海南等的研究結論一致，植物的配置模式、水平郁閉度與樹種組成在植物茂盛期對于降噪影響最大[20]，鑲嵌式中層為密植的中小型灌木，相較于下層植物稀疏的疏林式，其對聲源的降噪效果更明顯。而“階梯式—整形式”與“疏林式—整形式”在典型聲源感知方面無明顯差異。

表5 不同成對的植物配置模式下聲源感知差異性比較分析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總體聲景感知特征分析

將總體聲景感知評價中的“愉悅度”取“安靜的”、“和諧的”及“愉悅的”3個指標的均值，“豐富度”取“變化的”“豐富的”2個指標的均值，從而得到總體聲景感知的愉悅度與豐富度2個因子的評價結果[27-28]。對不同植物配置模式下總體聲景感知特征分析結果如圖3所示。聲景愉悅度與豐富度總體變化趨勢在4種植物配置模式中類似，階梯式和鑲嵌式較高，而疏林式植物配置的總體聲景感知評價最低。

圖3 不同配置模式的總體聲景感知分析Fig.3 The overall soundscape perception analyses for different patterns of plant arrangements

在此基礎上，進一步采用Kruskal-Wallis非參數檢驗對4類植物配置空間的總體聲景感知特征進行差異分析，結果顯示總體聲景感知在愉悅度與豐富度這2個維度上無顯著差異(P＞0.05)。

2.3 不同植物配置模式下總體聲景感知的影響因素分析

2.3.1 聲源感知對總體聲景感知的影響

為了探索不同植物配置模式下聲源感知對總體聲景感知的影響，分別針對4類植物配置模式，以聲景愉悅度與聲景豐富度為因變量，15種聲源的優勢度與和諧度為自變量，進行多元逐步線性回歸分析，結果如表6所示。各模型變量不存在共線性問題(VIF小于10)，同時結合t檢驗和顯著度，45.2%，雖然模型解釋度較低，但整體有效。

表6 不同植物配置模式下聲源感知指標與總體聲景感知多元逐步回歸分析Table 6 Multiple stepwise regression analysis of sound source perception index and overall soundscape perception for different patterns of plant arrangements

在階梯式配置模式中，聲源感知主要影響聲景的愉悅度，其中風聲、健身運動聲和水聲是主要聲源，且均有積極作用。因此，在植物配置方面可適當增加油松、華山松、柳杉，水杉等善于捕捉風聲的針葉類植物，另外可增加水景設計，引入噴泉等提高游客的水聲感知，在場地功能設計上優選健身功能。

在鑲嵌式配置模式中，鳥叫聲、兒童嬉鬧聲和風聲都對聲景感知產生影響。其中，風聲的和諧度對聲景豐富度產生顯著負面影響，說明針葉類植物在此配置模式下的聲景效應有待進一步論證。

影響疏林式配置模式聲景感知的聲源感知指標最多。其中，音樂聲最為顯著，其和諧度對聲景愉悅度和豐富度均有顯著積極影響，而優勢度反之。在一定范圍內，音樂聲與自然聲的比率增加，會導致總體聲景評價降低[26]。因此，適當控制音樂聲的頻率和強度，對提高聲景品質有積極作用。此外，聲景愉悅度容易受談話聲和交通聲的負面影響，也會受到風聲和蟲鳴聲等自然聲的積極影響。

整形式植物配置模式最容易受到聲源感知的負面影響，模型中對其聲景感知產生顯著影響的幾類聲源指標，如狗叫聲優勢度、音樂聲優勢度和手機鈴聲和諧度均為負面影響。

總體而言，聲源感知主要對聲景愉悅度產生影響，疏林式配置模式受聲源感知影響最為明顯。在不同植物配置空間的聲景營造時應增加蟲鳴聲、風聲、鳥叫聲和水聲等自然聲的營造，同時降低交通聲等消極聲源的影響。疏林式和整形式配置模式中特別注意控制音樂聲的頻率強度，避免造成負面影響。階梯式和疏林式配置模式中，可以適當引入健身和娛樂設施，在滿足功能需求的同時，對聲景營造也有積極作用。

2.3.2 植物景觀主觀感受對總體聲景感知的影響分析

進一步探索不同植物配置模式下植物景觀對總體聲景感知的影響，分別針對4類植物配置模式，以聲景愉悅度和豐富度為因變量，5個植物景觀主觀評價指標(色彩感、空間感、層次感、氛圍感和吸引力)為自變量，進行多元逐步線性回歸分析，結論如表7所示。

表7 不同植物配置模式下植物景觀主觀感受與總體聲景感知多元逐步回歸分析Table 7 Multiple stepwise regression analysis of subjective feeling and overall soundscape perception of plant landscape for different patterns of plant arrangements

總體而言，植物景觀主觀評價指標對聲景愉悅度和豐富度有積極影響，其中色彩度最為明顯。在階梯式植物配置中，植物景觀的層次感、色彩度和氛圍感對聲景愉悅度和豐富度均有積極影響。鑲嵌式配置模式中聲景感知主要受植物景觀色彩度的積極影響。植物景觀的吸引力、層次感和色彩度是影響疏林式植物景觀空間聲景感知的主要因素。在整形式配置模式中，植物景觀的色彩度和氛圍感對聲景感知均有積極影響。因此，植物景觀配置中應注重色彩的搭配，營造自然氛圍，并且關注植物豎向設計，根據樹種特點合理種植，同時有效利用地形地貌營造豐富變化的景觀。

2.3.3 植物群落客觀屬性對總體聲景感知的影響分析

為研究城市公園植物群落客觀評價對半開敞空間總體聲景感知的影響，以聲景豐富度與愉悅度為因變量，植物群落客觀屬性指標作為自變量，進行多元逐步線性回歸分析，結果如表8所示。結果顯示，僅有植物群落的圍合度對聲景愉悅度和豐富度產生積極影響。相關研究表明，不同的綠化包圍程度會對聲景愉悅度產生影響，隨著植物群落圍合度的增加其舒適度、愉悅度評價升高[34]。

表8 半開敞空間植物群落客觀指標與總體聲景感知多元逐步回歸分析Table 8 Multiple stepwise regression analysis of objective indexes of plant community and overall soundscape perception in half open plant allocation space

3 結論

聲景理念在降低城市環境噪聲和提高聲環境舒適度方面被廣泛應用[35]。從植物配置模式角度，探討聲景感知與景觀的關系，對進一步提升城市公園聲景品質有重要意義。本研究以福州市5個城市公園中的17個典型半開敞植物景觀空間樣點為例，通過實地調研和公眾問卷調查，探究階梯式、疏林式、鑲嵌式和整形式4種植物配置模式下，游客聲景感知的差異性特征及總體聲景感知的主要影響因素，結果表明：

(1)不同植物配置模式下音樂聲、廣播聲和交通聲的優勢度與和諧度感知存在顯著差異，其中“鑲嵌式—疏林式”之間差異最為顯著。4類植物配置模式在聲景愉悅度和豐富度上雖無顯著差異，但階梯式和鑲嵌式植物配置模式下聲景總體感知的愉悅度、豐富度評價較高，疏林式配置模式評價最低。

(2)影響總體聲景感知的主要因素包括聲源感知特征、植物景觀主觀感受以及植物景觀客觀屬性三類。整體來看，自然類聲源對總體聲景感知有積極影響，而機械聲會產生負面影響，且植物景觀的主觀特征，以及圍合度指標均對聲景愉悅度和豐富度有積極影響，但是不同類型的植物配置模式的影響因素不同。

(3)植物景觀空間營造時，要在遵循共性原則的基礎上，控制交通聲、施工聲等機械聲的干擾，增加鳥叫聲、風聲和風吹樹葉聲等自然類聲音的營造，營造色彩度較高的植物景觀，同時應綜合考慮不同配置模式所產生的聲景效應及其影響因素。其中，應更注重階梯式配置模式中的植物層次的清晰與分明，在鑲嵌式配置模式中，植物色彩對改善聲景感知評價效果最為明顯。對于較為疏朗的疏林式配置模式空間，播放舒緩溫和的音樂，通過配置提升植物景觀吸引力更能改善聲環境，而視線開闊的整形式配置模式空間，則更加關注植物景觀氛圍感。