竹林康养研究现状及发展趋势

2019-11-21陈其兵江明艳吕兵洋王天星王与茜

世界竹藤通讯 2019年5期

陈其兵江明艳吕兵洋王天星王与茜

(四川农业大学风景园林学院成都 611130)

1 竹林康养研究缘起

现代城市纷乱嘈杂，环境污染，空气混浊，生活节奏加快，导致各种疾病发病率上升和居民亚健康的出现。森林拥有天然的生态环境和适宜的气候，是人们理想的休养场所，大量的研究证明其是缓解城市压力的有效手段[1]，越来越多的学者开始关注森林环境的康养功效。我国在森林康养领域的研究集中在2015年之后，研究内容主要包括森林旅游、康养因子、产业发展等，多数研究均是以森林公园、国有林场、林下经济等为对象，通过对空气负氧离子、颗粒物浓度、挥发性有机物成分和含量等数据的监测，进行资源分析，在此基础上对森林康养基地的建设提出相应建议[2]。2016年5月国家林业局印发《林业发展“十三五”规划》，正式提出大力推行森林康养与森林体验，强调重点发展森林康养旅游与休闲康养产业。2017年国家林业行业标准《森林养生基地质量评定》(LYT 2789-2017)颁布，提出森林养生(forest wellness)是充分利用森林资源和环境，科学地发挥森林保健功能，帮助游客精神放松，身体疗养，实现增进(维持)身心健康的总称。2019年3月国家林业和草原局、民政部、国家卫生健康委员会、国家中医药管理局共同发布《关于促进森林康养产业发展的意见》，同年4月，中国林学会为促进林学、景观学、心理学、医学等多学科的融合发展，专门成立了森林疗养分会。

竹类植物是具有高吸碳能力的造林树种，是重要的森林植物资源，由于其独特的生物学特性和良好的生态效益，被誉为21世纪最具潜力和希望的植物。近几十年来，全世界范围内森林面积逐渐减少，竹林面积却每年以3%的速度增加。中国竹类植物资源丰富，竹林面积占全国森林总面积的3%，占世界竹林面积的25%，主要集中分布于四川、福建、江西、湖南、浙江、广东、广西等16个省(市、区)。2018年2月国家主席习近平在四川考察时提出“要因地制宜发展竹产业，让竹林成为四川美丽乡村的一道亮丽风景线”，充分利用现有竹林资源优势，厚植竹林康养理念，开展竹林康养环境保健功能研究，定向培育康养竹林，吸引更多游客前往竹林旅游康养，对践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念、促进竹产业的全面转型升级有重要意义。

相比森林康养，目前国内外对竹林康养的关注较少，国外尚无科研团队关注该领域，国内的研究主要集中于风景竹林小气候因子、空气负氧离子、微生物含量、挥发性有机物(VOCs)等指标的监测和分析，极少涉及风景竹林环境与竹景观、竹文化对人体生理心理的影响。竹林康养资源由环境资源(小气候、竹林精气、抑菌、滞尘、空气负氧离子、声环境、竹林食品等)、景观资源(林分类型、垂直空间结构、植物形态、色彩组成、绿视率等)、文化资源(物质资源——生活与生产中的竹制品，符号资源——文学、绘画、宗教、民俗)共同构成，均可与竹林养生旅游产品的开发相结合。在中国，竹类植物的栽培与利用历史悠久，是“清高、气节、坚贞”的人格象征，丰富多彩的竹文化是竹旅结合的深厚底蕴，发展竹林养生旅游在文化资源方面与其他类型的森林相比优势明显，但其康养功效尚缺少相关研究。

2 竹林环境康养因子分布特征研究

目前，国内外学者对森林康养环境质量指标的研究普遍包括森林小气候和森林洁净度2个大类。森林小气候指标包括光照/热辐射、温度、湿度、风速和声环境，可据此研究得出人体舒适度；森林洁净度则包括空气洁净度(负氧离子浓度、含氧量、颗粒物浓度、微生物含量)、植物挥发性成分、地表水质量、土壤环境质量等。

2.1 竹林小气候及人体舒适度研究

森林小气候是指在森林植被影响下形成的特殊小气候，是森林中水、气、热等各种气象要素综合作用的结果，人体舒适度则是以人类机体与近地大气之间的热交换原理为基础，是评价人类在不同气候条件下舒适感的一项生物气候指标[3]。人体对外界冷热的舒适感，并不仅仅取决于气温或其他任何单一的气象要素，而是各种气象因素综合作用的结果。国内外已有大量研究通过相关性分析证明，森林环境有助于调节人体舒适度。虽然该研究领域已经涉及多个国家和地区，以及多种森林类型，但对竹林的研究还极为有限。目前仅有国内学者针对少数竹种开展了研究，研究内容主要是竹林不同季节小气候的变化规律及其对人体舒适度的影响，以及比较竹林与其他类型森林(阔叶林、混交林)的差异。已有研究结果表明，毛竹林(Phyllostachysheterocycla)内外、不同坡向的气象因子差异明显，夏季林内全天均处于“很舒适”等级，但冬季全天处于“极不舒适”或“不舒适”等级范围内(陆鼎煌综合舒适度指数)[4-5]，4月和8月的毛竹林最适宜开展户外游憩活动，人体舒适感强，相反12月人体舒适度最低[6]。秋季则在08∶00—17∶00林内人体舒适度高于林缘，其他时刻人体舒适度低于林缘，且密度较小的毛竹林调节小气候的功能更佳[7]。采用THI温湿度指数评价夏季不同森林类型的人体舒适度，毛竹林的小气候调节功能仅次于杉木林，优于木荷林、马尾松林和空地[8]；雷竹林(Phyllostachyspraecox)同样仅次于杉木林，优于无患子—国槐混交林、乐昌含笑—豆梨混交林、观赏林和空地[9]。

2.2 竹林空气洁净度研究

空气负氧离子，被誉为“空气维生素和生长素”，能改善呼吸系统功能；促进人体内形成维生素及贮存维生素；调节人体神经系统功能，加强新陈代谢，促使血管扩张，改善循环系统功能；使肝、肾、脑等组织的氧化过程加速，提高其功能[10]，对人体健康十分有益。目前，竹林的负氧离子研究主要集中在国内，研究表明竹类植物具有较强的释放空气负离子功能，竹林与其他林分类型相比具有较高的空气负离子浓度，在城市园林绿地中竹林>小叶竹柏林>花卉区>隆缘桉林>苗圃、草地>住宅区[11]，在校园绿地中无患子—国槐混交林>雷竹林>杉木林>乐昌含笑—桂花混交林>观赏林[12]，在森林公园中杨树林>竹林>雪松林(春季)[13]，在郊野森林中针阔混交林>阔叶林>竹林>针叶林(夏季)[14]，夏季重庆茶山竹海风景区内毛竹林、苦竹林(Pleioblastusamarus)的空气负氧离子日均浓度可达15 206 ion/cm3、16 250 ion/cm3，达到《森林环境中空气负离子浓度分级标准》Ⅰ级水平[15]。夏季佛肚竹林(Bambusaventricosa)和黄金间碧竹林(Bambusavulgarisex ‘Vittata’)具有不同的空气负氧离子浓度日变化趋势，日均浓度前者(1 050 ion/cm3)显著大于后者(730 ion/cm3)[16]。对不同竹林类型之间空气负氧离子含量的比较研究，以及不同竹林的日动态、季节动态变化的研究较为缺乏。仅针对3种竹林日均空气负氧离子浓度的日动态观测，得出散生竹(484.75 ion/cm3)>丛生竹(398.3 ion/cm3)>地被竹(357.58 ion/cm3)的结论，由于涉及竹种少，结果并不具有普遍性[17]。综上，目前关于竹林空气负氧离子含量的相关研究以城市小面积竹林环境居多，郊野风景竹林较少，涉及竹类植物种类少，日动态和季节动态变化的普遍规律尚不明确。

在空气含氧量方面，夏季毛竹林林内全天变化范围为20.84% ～23.20%，优于常绿阔叶混交林(20%～22.5%)[18]。在空气颗粒物(TSP、PM10和PM2.5)含量方面，目前仅对毛竹林和苦竹林开展了季节动态变化研究。不同地区的毛竹林空气颗粒物浓度不一，与每个地区的空气背景值有密切联系[4,7,19]。通过对比重庆缙云山夏、秋两季毛竹林、苦竹林、阔叶林和针叶林内的空气颗粒物浓度，发现不同森林类型之间没有显著差异，均对人体呼吸系统有保护作用[20]。

空气中存在大量的微生物，已知存在空气中的细菌及放线菌有1 200种，真菌有4万种，其中存在大量的病原菌，与人体健康密切相关。植物能够通过释放挥发性有机物(VOCs)，起到抑菌、杀菌的作用[21]。国内学者针对不同竹林环境的空气微生物含量已开展了较多研究，但多数采用自然沉降法，难以控制环境因素的变化，导致研究结论之间的可比性差。已有研究发现：空气微生物含量黄皮刚竹林(Phyllostachyssulphureavar.viridis‘Huangpi’，917.4 个/m3)<桂花林(1 520.3个/m3)<杨梅林(1 913.5个/m3)<樟树林(2 988.1个/m3)[22]；在苦竹、小琴丝竹(Bambusamultiplexex Schult. cv. Alphonse-Kar)、凤尾竹(Bambusamultiplexex Schult. ‘Fernleaf’)、金镶玉竹(Phyllostachysaureosulcata‘Spectabilis’)、黄秆京竹(Phyllostachyaureosulcataf.aureocaulis)、龟甲竹(Phyllostachysheterocycla)、绵竹(Sinocalmusaffinis)观赏竹林中，小琴丝竹和凤尾竹抑制细菌效果最好，可达50%以上[23]；雷竹、黄金间碧竹、绿槽毛竹(Phyllostachysheterocyclacv. Viridisulcata)、泰竹(Thyrsostachyssiamensis)、罗汉竹(Phyllostachysaurea)、斑竹(Phyllostachysbambusoides)、唐竹(Sinobambusatootsik)、银丝大眼竹(Bambusaeutuldoidesvar.basistriata)、青丝黄竹(Bambusaeutuldoidesvar.viridi-vittata)、鼓节竹(Bambusatuldoidescv. Swolleninternode)10个种均在夏季对细菌的抑制效果最好，四季平均抑菌率可达60%以上[24]。

2.3 竹类植物VOCs研究

植物VOCs不仅可以杀灭或减少空气中的细菌、病毒等致病微生物，而且可以通过人体呼吸系统吸入、皮肤渗透等途径来改善人体的生理状态，起到强身健体、缓解疾病的功效。目前国内外学者对较多竹种开展了VOCs成分的研究，发现主要以烃类、醛类、醇类为主，具体表现为青香、果香等。不仅不同竹种VOCs构成不同，不同学者测得的相同竹种的VOCs成分也不同，这与测试季节、时间、地区、竹子部位的不同有关。

国外最早见Crespo等[25]对紫竹(Phyllostachysnigra)叶片生长期VOCs成分进行了分析，主要排放异戊二烯和C5类挥发物，白天释放速率达7.804 nmol/(m·s)，其次是甲醇、乙醛、丙酮、丙醛、乙酸和少量单萜。随后Andrea等[26]对12种竹子(毛竹、佛肚竹、紫竹、橄榄竹Arundinariagigantea、金明佛肚竹Bambusaventricosa‘Kimmei’、青川箭竹Fargesiarufa、黄槽竹Phyllostachysaurea、青苦竹Pleioblastuschino、Pleioblastuschino‘Murakamianus’、Pleioblastuschino‘Vaginatus Variegatus’、Sasakurilensis、Sasakurilensis‘Shimofuri’)叶片进行了VOCs成分分析，结果表明不同种属的竹子挥发性成分组成差异很大。Huang等[27]对4年生毛竹竹杆的VOCs成分进行了分析，鉴定出23种挥发性成分，其中含量大于5%的成分有糠醛(13.0%)、乙醇(11.1%)、乙酸(6.9%)、壬醛(5.5%)，分别被描述为坚果香、酒香、醋味、花和脂香味。

国内最早的研究是始于吴楚才等[28]对湖南毛竹叶片和竹材进行VOCs成分分析，发现毛竹叶片和竹材的单萜烯含量范围为37.34%～82.25%，具有良好的康养发展潜力。对江苏宜兴毛竹叶片VOCs成分分析发现，2-乙基呋喃、己醛、(E)-2-己烯醛等12种化合物对毛竹叶的整体香气有重要贡献，大多数挥发性有机物具有奶香、果香和青香[29]。对江苏无锡毛竹林秋季VOCs成分的日动态变化研究发现，一天内毛竹林VOCs有益成分(萜烯类如α-蒎烯、D-柠檬烯、石竹烯等，醛类如癸醛、壬醛等)所占比重为6.3%～38.3%[7]。对福建毛竹林VOCs的四季动态检测发现，总挥发物浓度变化表现为夏季最高，冬季最低[4]。除对毛竹林VOCs成分研究较为深入外，对其余多个竹种也开展了初步研究，巴山箬竹(Indocalamusbashanensis)叶片VOCs成分以醇类(18种)、醛类(14种)和酮类(8种)为主[30]；巴山木竹(Bashaniafargesii)和峨眉箬竹(Indocalamusemeiensis)叶片VOCs成分以酯类、醇类、醛类为主[31-32]；苦竹叶片VOCs成分中烷类含量最高，其次为萜烯类，这其中癸环戊硅氧烷含量最高(34.30%)，其次为α-蒎烯(13.64%)[33]。上述竹叶产生VOCs成分，具有潜在的缓解疲劳、减少焦躁、镇静等功效，以及抗菌、消炎等生理活性，对人体保健有益。刘咪咪等[34]利用食诱方法制备高脂血症大鼠模型，研究了毛竹林VOCs对造模高血脂症大鼠的血脂代谢指标，结果表明毛竹林VOCs主要成分对疾患动物模型生理代谢具有调节作用。

竹林与其他阔叶树林同属于异戊二烯排放类型，且竹林的异戊二烯排放速率更高，排放通量大，与阔叶林相比具有更强的杀菌潜力。毛竹是异戊二烯排放潜力较大的植被，可达116 μg/(g·h)[35]，雷竹林冠层尺度异戊二烯排放率可达13.5 nmol/(m2·s)，且主要集中于夏季(7—9月)[36]。日本龟岗市野外的毛竹林和桂竹林同样是在夏季异戊二烯排放速率最大，分别为65.7 nmol/(m2·s)和60.2 nmol/(m2·s)[37]。北京鹫峰国家森林公园内毛白杨、栓皮栎、色木槭3类阔叶树林主要排放异戊二烯，排放速率分别为36.47、6.84和4.41 nmol/(m2·s)，均低于毛竹林[38]。

3 竹林环境人体康养功效循证研究

3.1 森林康养功效研究现状

关于森林对人体的保健功能研究，国外从早期侧重森林环境指标的量化研究(光照、风速、VOCs、氧气、负氧离子等)，到逐渐开始利用实地试验来对比森林环境与城市环境对人体不同生理和心理的影响[39-40]。主要是通过实地试验对比森林环境与城市环境对人体的不同生理和心理影响，进行森林对人体健康在医学上的实证探究。国外的森林康养研究已经报告了对人体心理的潜在益处，包括焦虑、抑郁、情绪障碍、职业倦怠综合征、与生活方式有关的压力以及整体生活质量；同时也发现了森林康养对生理健康的积极影响，包括认知功能、免疫功能、糖尿病患者血糖水平、高血压、心血管疾病、癌症和疼痛等[41-42]。

在森林对人体自主神经活动的改善方面，通过指导被试者进行森林浴(在森林环境中行走一段时间)，发现在活动前后被试者的生理状态得到显著改善，普遍表现出INHF升高，心率和脉搏降低[43-48]。通过研究春季、秋季和冬季在城市公园中行走对人体生理和心理的影响发现，3个季节的公园行走均能使人体心率显著降低，副交感神经活动增加[49-51]。代谢综合征患者分别在韩国首尔的野生森林和人工森林中活动，其中野生森林活动组的急性胰岛素反应、脉搏率等指标比人工森林活动组显著下降，更有利于人体健康[52]。在森林对人体抑郁及焦虑情绪的改善方面，国外目前已经开展了大量直接或间接的森林刺激对人体生理和心理的影响研究，但研究结论由于实验方法和被试者群体的不同而有差异。直接(森林环境)和间接(森林图像)自然体验对人体的心率变异性影响不同，只有前者能出现有益的改善，但是采用情绪状态量表(POMS)和语义差异法(SD)测量情绪状态时，二者均能显著改善人体的情绪状态[53]。在森林对人体内分泌系统的改善方面，干预组(森林)的皮质醇水平显著降低，或者与对照组(城市)的数值相比，森林干预后人体皮质醇水平显著降低[54-57]。也有少数研究发现，森林浴后干预组的皮质醇水平反而显著增加，原因是被试者极少前往森林，他们在野外未知环境中活动时的心理压力抵消了森林浴的有益影响[58]。

国内大多数学者都是通过对森林环境中各种生态因子的监测与分析来探究其康养功效，涉及被试者应激反应的实证研究较少，无论是对研究内容、评价指标的选择，还是采用的实验方法均属于跟跑国外相关研究。主要研究内容包括：一是以中老年慢性疾病患者(高血压、糖尿病、慢性心力衰竭、冠心病等)为研究对象，通过将其短暂暴露于森林环境中行走或观赏风景，测定森林浴前后疾病相关指标，探究森林浴用于辅助治疗上述疾病的功效和应用前景；二是以在校本科生、研究生等年轻群体为研究对象，将其短暂暴露于森林环境中以多种方式进行森林浴，测定森林浴前后心率、心率变异性、(副)交感神经活性等指标，开展POMS问卷调查，探究森林浴缓解年轻人压力(就业压力、学习压力、人际交往压力等)和改善情绪的作用；三是以职业、性别划分的特定人群如男性飞行员、年轻女性为研究对象，探究森林浴对其身心健康的影响[59-62]。由于国内森林康养功效性研究尚处起步阶段，在科学研究中存在一些较为明显的问题，如样本量小、循证数据的可靠性存疑、有关森林不同林分和结构的康养有效性差异研究甚少等。

3.2 竹林康养功效研究现状

相比森林康养，竹林康养功效的循证研究才刚刚起步，国外尚无研究团队关注该领域。国内王茜等[63]采用旷场试验研究了毛竹林VOCs对小白鼠的影响，通过连续 10 d 处理发现，毛竹林浴明显改善了小白鼠的精神状态，小白鼠的体重、探索、记忆以及认知能力均有所提高。

就竹林景观、竹林环境对人体生理和心理的影响而言，目前只有四川农业大学竹林风景研究中心在开展系统研究。已有研究结果表明，毛竹林、慈竹林(Neosinocalamusaffinis)景观的图像刺激对人体生理有积极的影响(趋向平静和放松)，且这种影响在不同性别和年龄的人群中表现不一，女性和青年人对环境刺激的敏感度更高[64]；相比于空白对照和城市景观，观看盆栽观赏竹实物更加有益于大学生受试者的放松，持续观赏3 min即可使血压显著下降，冥想得分显著提高，焦虑评分显著下降[65]；从竹林的观赏部位来看，“秆部”观赏特征对大学生群体脑电波的影响极显著大于“叶部”，“观秆类”竹景观能带来更多愉悦的赏景体验；从竹林的观赏特征来看，“观色类”竹景观的影响程度大于“观型类”，但差异未达显著水平[66]。相比城市道路景观，观看庭院竹景、建筑竹景和风景竹林图片都能通过对脑电波、脉搏、血压、情绪的调节，改善人的生理和心理状态，且风景竹林图片的改善作用最大[67]。在毛竹林和城市环境中分别行走15 min，均能使成年人的血压显著降低，但是前者对改善心情、减少焦虑的作用更强(α、β脑电波显著下降)，冥想和注意力得分显著增加[68]。通过对竹林绿地空间尺度研究发现，青年人群对不同竹林林内空间尺度和活动行为的生理和心理响应不同，步行赏景需要中高尺度的空间范围，静坐赏景则与小尺度的空间范围搭配康养功效更佳[69]。在毛竹林内开展为期3 d 的竹林浴后，与城市地区相比，竹林环境对被试者(青年)的消极情绪(紧张、抑郁、疲劳、慌乱、愤怒)有显著的改善作用，对积极情绪(活力、注意力)有积极的促进作用，同时有助于人体心率和血压的降低，增强免疫功能(NK细胞数量、穿孔素、颗粒溶素、颗粒酶A、颗粒酶B显著增加)[59-60]。

4 发展趋势

竹类植物不同于松柏科等针叶树植物，在空气负氧离子含量和抑菌方面的康养功效稍弱，但是由于中国栽竹、用竹、赏竹的历史悠久，竹林景观(自然美)和竹文化(意境美)的康养功效不容忽视。目前，竹林康养研究涉及竹林类型少，对竹林环境资源、景观资源和文化资源的康养功效认知不全，需要通过林学、景观学、心理学、医学等学科的交叉研究，运用更先进的研究方法和手段，更加系统地阐述风景竹林的康养效益，进一步研究方向如下。

1) 竹林生态环境的康养功效研究。中国是世界竹类植物的分布中心之一，竹林类型多样。开展不同竹林类型(纯林、混交林、散生竹林、丛生竹林、大径竹林、中径竹林等)、不同林分结构(密度、郁闭度、通视性等)、不同立地条件(海拔、坡度、阳坡、阴坡、坡峰、坡谷等)下的康养环境因子分布特征与动态变化研究，如小气候、人体舒适度、森林洁净度、竹林VOCs的成分与含量等，将有助于全面认识风景竹林环境质量的康养功效，促进竹林康养旅游的发展。

2) 竹林景观感知的康养功效研究。竹具有虚心有节，宁折不屈的高贵品质，与“梅、兰、菊、竹”合称为四君子，与“松、竹、梅”并誉为“岁寒三友”，成百上千的竹诗、竹画形成了具有中国特色的竹文化，使竹景观具有一种悦志悦神的意境美。竹林景观受地形、竹种、造林密度、抚育措施、林内道路、建筑小品、服务设施、竹林色彩等影响，采用直接或间接的风景竹林景观刺激和生物反馈测量，揭示不同竹林景观要素变量对游人生理和心理的康养功效，有助于指导自然竹林或人工竹林的景观提升改造，吸引更多游人到竹林旅游康养。

3) 竹林养生活动的康养功效研究。目前国内森林康养还处于初级阶段，关于与人体健康相关的研究，对人群样本的大小、年龄、性别、身体状况等设计尚不十分严谨，如何最大化地发挥森林环境对人体健康的促进作用？短时间暴露与长时间暴露于森林环境对人体健康影响的差异？不同养生活动形式对人体健康的影响等研究数据缺乏，涉及竹林养生活动的研究更是稀少。亟待开展竹林内适宜活动的康养功效量化研究，且重点在于以亚健康、高血压、糖尿病、抑郁症等慢性非传染性疾病为重点，利用动物实验或选择患病人群开展竹林康养的适宜人群研究。

4) 竹旅康养舒适度研究。结合竹林生态环境、景观感知和养生活动的康养功效研究，提出采用“竹旅康养舒适度”指标对风景竹林环境资源及其养生旅游产品进行综合评价，并利用可穿带传感器、健康管理云平台、健康大数据和医学测量手段，获得游客、居民的长期动态健康数据，有助于系统揭示竹旅结合的康养功效。

5) 相关标准、导则的制定。为避免各地竹旅融合项目的盲目发展与无序建设，有必要加快制定行业或地方的竹林康养基地、竹林小镇、竹林人家、竹林风景线评选标准、规划设计与建设导则，以更加科学、合理和利用竹林康养资源。