四种校园绿地景观对大学生生理和心理指标的影响研究

王 茜张延龙赵仁林牛立新

1 研究背景

随着时代的发展，大学校园绿地景观对于大学人才培养所承载的功能也发生了新的变化，各种校园景观不仅为大学生提供休闲娱乐的场所，更兼具维护和调节青年学生身心健康的功能。伴随社会竞争的加剧，大学生面临着更大的生理和心理压力[1]。因此，深入开展校园绿地景观与大学生身心健康关系的研究十分必要。

国内外大量研究表明，自然环境与人体健康有着密切联系[2-4]。相较于人工建筑环境，园林绿地[5]和植物(色彩和挥发物等)景观[6-7]，甚至是有植物或水景等自然元素的图片均能较好地改善人们的生理和心理健康，如可直接或间接改善生理机能[8-10]，调节情绪、减少压力[11-12]，以及缓解疲劳、提高注意力[13-14]等，同时对认知行为也具有疗愈作用[15]。然而，关于不同园林景观类型对于人身心健康的研究较少。康宁等对3种景观类型进行评价，发现植物群落景观比广场和水景更能使人身心放松[16]；张俊彦等从不同维度对自然山水景观环境对人的恢复效应进行了评价，结果表明水体和山景的效果更好[17]；刘博新对5种园林景观对于老年人身心健康的影响进行了研究，发现山林景观的放松效果最为显著，草坪次之，水体、农田和湿地相对较弱[18]。也有研究表明，城市不同景观场景对人的恢复作用因景观特征的不同而有所差异[19]。这些研究大多选择自然环境、城市公园和居住区等作为研究场景，较少涉及校园景观环境。

校园绿地景观作为大学生日常活动中接触最多的第二自然，被冯晨等研究者倡导作为校园健康环境与大学生积极心理干预的重要中介途径[20]。相关研究表明，校园绿地访问对提升积极情绪有促进作用[21]，同时可改善焦虑状态、提高注意力[22]。校园中教室的不同窗景有助于缓解精神疲劳和压力，其中有绿色植物景观的窗景效果最佳[23]。但目前的研究多是以校园某一个景观空间或植物群落为场景，缺少对于不同绿地景观类型对生理和心理影响的多重比较。另外，心理指标的研究多以单一量表进行评价，缺乏多角度、多量表的系统评价。本试验选取4种具有代表性的校园绿地景观类型，应用定量化研究方法，借助生物反馈测量法，结合多种心理状态量表等技术手段，旨在系统研究分析大学生访问各种类型绿地景观前后的生理及心理指标值，从而探索校园绿地访问行为对大学生身心健康的影响，以及不同绿地景观类型对大学生身心恢复状态的差异性，最终为健康校园绿地环境设计提供科学依据。

2 研究方法

2.1 试验地点及试验对象

本试验以西北农林科技大学广场、林地、花田和水体4种校园绿地景观作为试验场地(图1，表1)，并以日常室内环境作为对照。室外绿地景观访问试验在2018年4—6月的15：00—18：00进行，试验期间各场地的气温和湿度分别为：广场平均温度21.35℃，相对湿度27.90%；水体平均温度24.48℃，相对湿度34.75%；花田平均温度20.57℃，相对湿度35.50%；林地平均温度24.42℃，相对湿度38.80%；以及室内平均温度26.73℃，相对湿度31.25%。

本研究选取20名不同专业的在校大学生作为试验的受试对象，男女比例1:1，年龄18～25岁(平均年龄为23.4岁)。所选受试者身体健康状况良好，无高血压、心脏病等疾病，身心未受过重大创伤。

2.2 生理和心理指标测定方法

2.2.1 生理指标

试验测量的生理指标包括血压(B l o o d Pressure，BP)、R-R间期值和心率(Heart Rate，HR)，其中血压包括舒张压(Diastolic Blood Pressure，DBP)和收缩压(Systolic Blood Pressure，SBP)，利用欧姆龙血压计(Omron，HEM-7136，日本)进行测定；R-R间期值和心率利用心率表(Polar V800，Polar Electro Oy，Kempele，Finland)进行测定。

2.2.2 心理指标

选用简明心境状态量表(Brief Profile of Mood States，BPOMS)、状态焦虑量表(State-Trait Anxiety Inventory，S-AI)、知觉环境恢复量表(Perceived Environmental Restoration Scale，PRS)和倒叙数字广度测试(Digital Span Backward，DSB)评价不同类型景观对受试者心理指标的影响程度[24-26]。

BPOMS包括T(紧张)、A(生气)、F(疲劳)、V(精力)和C+D(困惑和抑郁)5个分量表用于测量个体的心境、情感和情绪状态，从“一点也不”到“非常地”5级评分，得分越高，表明该状态越明显，并依据5个分量值计算总体情绪紊乱程度(Total Mood Disturbance，TMD)，TMD=T+A+F+C+D-V。

S-AI包括20个问题，每个问题采用1～4计分，计算20道题得分之和，以此反映受试者当前焦虑程度，得分越高，说明受试者焦虑程度越严重。数据处理时采用反向计分，使问卷本身的心理诱导作用降到最低，自动纠正自评者夸大或缩小其主观感觉的倾向。

PRS通常作为主观恢复性综合评价的主要测量方法[27]。该量表主要考察恢复性环境中的远离性、连贯性、魅力性和一致性4个关于环境体验的主观恢复性综合性评价指标[28]。

图1 试验场地实景

图2 试验内容和流程

2.3 试验流程

将每一景观场景的测试时间定为17min，从中选取相对稳定、连续的15min数据作为各场景对受试者生理指标影响的记录[10]，每一场景试验重复3次，每次20人。试验分为室外试验和室内试验两部分。

1)室外试验。在准备阶段，引导受试者至试验场景附近(隔绝测试环境)，进行试验流程介绍及注意事项的说明，但不告知试验目的。待受试者恢复平静，测量其各项生理和心理指标作为前测值。在试验过程中，为避免活动对试验结果造成影响，受试者以每分钟50步的速度走进试验场景，试验期间受试者在场景内静坐17min，鼓励其以视觉、嗅觉、触觉等多感官接触自然环境。试验结束后，再次测量其各项生理和心理指标作为后测值(图2)。

表1 试验场景基本情况

2)室内试验。相比室外试验，除不填写PRS外，其余试验流程及测试指标均与室外试验相同。

2.4 数据处理

采用SPSS 21.0(IMB SPSS Statistics)对所得数据进行处理，用前后配对T检验(Paired Sample T Test)比较大学生对不同类型绿地景观观赏前后各测试指标均值的变化。用方差分析比较4个试验场景中各测试指标变化值的差异性。

3 结果与分析

3.1 景观类型对生理指标的影响差异

1)血压。

配对T检验结果显示，4个试验场景中受试者的收缩压和舒张压均呈下降趋势，且下降程度均具有显著性(P＜0.05)(图3)。其中，收缩压在林地中下降最为显著，下降值为4.63mmHg(表2)，是对照组收缩压下降值的35.62倍，广场和水体次之，在花田中下降值最小；舒张压亦在林地中下降值最大，为4.30mmHg，广场和花田次之，在水体中下降最少。方差分析结果表明，舒张压在各试验场景中下降值存在显著差异(P=0.005)。

2)R-R间期值、心率。

林地、花田和水体3个场景所测得的R-R间期值均呈上升趋势(图4-1)。方差分析结果表明，R-R间期值变化具有明显差异(P=0.002)，在林地中上升值最大为0.06s(表3、4)，水体次之。而广场和室内则正好相反，但其下降程度并不具有统计学意义。大学生在体验4个不同绿地景观类型后，心率值均呈下降趋势，其中在林地中下降程度最大(图4-2)，为7.06bpm，花田和水体次之，广场下降程度不具有显著性，室内所测心率值变化不具有显著性。

图3 观赏不同类型景观前后大学生血压变化(n=60，**P＜0.01，*P＜0.05)

图4 观赏不同类型景观前后及观赏过程中大学生R-R间期值和心率变化

图4 -1 R-R间期差值(n=60，**P＜0.01，*P＜0.05)

图4 -2 心率差值(n=60，**P＜0.01，*P＜0.05)

图4 -4 心率走势

表2 观赏不同类型景观前后大学生血压均值及P值(n=60)

表3 观赏不同类型景观前后大学生R-R间期均值及P值(n=60)

计算各场景大学生每分钟R-R间期和心率的平均值，分析每个场景在15min内的影响趋势(图4-3、4-4)，结果表明：广场中大学生的R-R间期值基本保持稳定；林地中大学生在开始的4min内心率持续呈大幅度下降状态，而后基本稳定在最佳值；花田中大学生在开始的2min内心率基本降至最低点，7～10min心率持续上升，而后保持稳定，全过程心率值始终低于初始值；水体中的大学生在开始的2min内心率降至较低点，而后心率值基本稳定；室内中的大学生心率全程较为稳定。

对5种场景中大学生的试验前测血压、R-R间期值和心率做方差分析，结果显示均不具有显著性(P＞0.05)，说明试验前后各生理指标值的变化是由大学生对绿地景观的访问行为引起的。

图5 观赏不同类型景观前后大学生BPOMS和S-AI分数变化值(n=60，**P＜0.01，*P＜0.05)

图5 -1 BPOMS差值

图5 -2 S-AI差值

图6 观赏不同类型景观前后大学生倒叙数字广度测试时间及位数变化值(n=60，**P＜0.01，*P＜0.05)

图6 -1 时间差值

图6 -2 位数差值

3.2 景观类型对心理指标的影响差异

1)简明心境状态量表(BPOMS)。

对5种场景中所测得的紧张、生气、疲劳、精力、困惑和抑郁值及总体情绪紊乱程度做前后配对T检验，结果显示(图5-1)，对照组各指标变化均不明显，而林地、花田和水体中紧张、生气、疲劳、困惑和抑郁值及总体情绪紊乱程度均呈下降趋势，精力值呈上升趋势，广场中只有疲劳值呈下降趋势，其余各指标值均无明显变化。紧张值在花田中下降最为明显(P＜0.01)，下降值为3.85；生气值在水体中较林地和花田下降明显，达到极显著水平(P＜0.01)，下降值为2.14；疲劳值在林地和水体中较广场和花田下降更为明显，在水体中下降最多，下降值为3.18；困惑和抑郁值在花田和水体中呈极显著下降(P＜0.01)，且在花田中下降最多，下降值为4.69；精力值在林地、花田和水体中均呈极显著上升(P＜0.01)，其中在花田中上升最多，上升值为4.86；总体情绪紊乱程度同样在林地、花田和水体中均呈极显著下降(P＜0.01)，其中水体下降最大，下降值为17.14(表5)。方差分析结果表明，紧张(P=0.004)、疲劳(P=0.006)、困惑和抑郁(P=0.003)、精力(P=0.011)及总体情绪紊乱程度(P=0.01)在各试验场景中存在显著差异，而生气值(P=0.067)无显著差异。

2)状态焦虑量表(S-AI)。

对5种场景中所测得的焦虑值做前后配对T检验，结果显示(图5-2)，除对照组大学生的焦虑值上升外，其余4个试验组均呈下降趋势，且下降值均达到极显著水平(P＜0.01)。其中，在林地、花田和水体中下降较为明显，下降值约为9，而广场下降值较小。

3)倒叙数字广度(DSB)。

5种场景倒叙数字广度时间和位数的T检验结果显示(图6)，整体来看，4个试验景观类型均对受试者的认知能力产生了积极影响(表6、7)。林地和水体对受试者认知能力的提升最显著(P＜0.01)，广场次之，花田的效果最差。对5种场景中倒叙数字广度的时间和位数分别进行方差分析，结果表明，时间(P=0.013)和位数(P=0.027)均存在显著差异。

4)知觉环境恢复量表(PRS)。

分析受试者在4种场景中知觉环境恢复量表的得分情况，结果显示(图7)，景观的4种特性在4种场景中区间分区均为正值，说明试验景观对受试者的精神疲劳产生了较好的恢复效果。受试者对4种场景的远离性有明显的感受差异，其得分在林地和水体中更高，而在广场和花田中较低；在魅力性感受方面，除广场外，其余3种场景得分均较高，尤以林地、花田得分更高，而在水体中的分值更为集中；受试者对各景观的连贯性和一致性感受较为一致，虽整体趋势为正向，但得分并不高。

4 结论与讨论

1)校园绿地景观能使大学生身心放松、压力减缓。

校园绿地景观能够减缓大学生生理压力、促进身体健康。从生理指标来看，尽管景观类型不同，但相对于室内建筑空间，大学生在室外绿地景观中的血压均显著下降，其中在林地中收缩压的下降值是室内的数十倍；R-R间期值和心率值均有所变化，其中在林地和水体中的变化值较为显著。从心理指标来看，相较于对照组，绿地景观的访问行为使大学生积极情绪显著升高，消极情绪显著下降，同时认知能力得到了更好的恢复。生理和心理数据分析结果证明了校园绿地景观对大学生身体健康具有促进作用。相比前人的研究结果[21-22]，本研究综合应用了BPOMS、S-AI、PRS和DSB多种心理指标综合评价体系，更加有力地证明了校园绿地景观对大学生压力减缓和情绪恢复效应的说法。

表4 观赏不同类型景观前后大学生心率均值及P值(n=60)

图7 精神疲劳恢复度

2)植物丰富、结构复杂的景观环境对大学生具有更好的身心放松效果。

研究表明，不同校园景观对大学生的身体放松效果具有差异，其中林地的放松效果最为显著，水体次之，广场和花田的效果不如前二者却均优于室内。究其原因，林地拥有丰富的植物群落和较高的绿视率；水体具有开阔的视野，水边植物和水中倒影使水体具有丰富的景观结构。由此也表明，丰富的植物群落(尤其是高大乔木的风景)和水体对构成校园康养环境具有重要意义[29-30]。至于花田和广场对身心放松的效果较差，原因可能是花田植物种类较为单一，植株低矮且缺乏空间变化；广场则以硬质铺装为主，植物较少，视觉与感知方面容易产生单调、生硬和困顿之感。

需要提及的是，在以往有关园林景观对老年人身心健康影响的研究[18]中提到，单纯的水体景观对老年人的放松效果并非最佳，而本研究发现水体景观对大学生有着较好的放松作用。这也再次证明，不同人群对园林景观的偏好存在差异，在今后的研究中，还应当持续关注更多园林绿地景观对大学生群体生理和心理指标的影响差异。

表5 观赏不同类型景观前后大学生心理指标均值及P值

表6 观赏不同类型景观前后大学生倒叙数字广度位数均值及P值

表7 观赏不同类型景观前后大学生倒叙数字广度时间均值及P值

3)校园绿地景观对大学生心理情绪方面所产生的远离性和魅力性感受具有重要地位。

BPOMS、S-AI、DSB值与情绪效价和认知能力(主要体现为注意力)有关[31]。在心理情绪健康方面，本研究中的林地、水体、花田和广场都具有缓解大学生精神疲劳和恢复注意力的作用。在PRS中，4种景观类型之间差异性不明显，总体而言大学生产生的远离性和魅力性感受最强，连贯性和一致性相对较弱。远离性感受代表大学生在绿地景观中的感觉与日常生活的环境具有强烈反差；而魅力性感受说明绿地景观对大学生具有较强的吸引力，能引起大学生的兴趣。本研究发现水体景观可使大学生获得更强的远离性和魅力性感受，林地次之。这一发现与水景能改善心理情绪恢复效果的研究结论[32]类似。由此可知，在校园景观设计方面，应更加考虑远离性和魅力性景观的营造，结合水景景观使环境要素适度纯化并富有探索性。

4)研究的局限与贡献。

本次试验在景观种类、样本数量等方面尚存在不足，试验场景之间的独立性也不能得到完全控制，这些均会对试验结果的精准性产生一定影响。本研究的贡献在于，在大学校园绿地景观类型对大学生身心健康的影响方面做了较为系统的量化研究，得出了不同校园绿地景观对大学生的压力缓解和疲劳恢复具有差异性的结论，同时也初步看出大学生群体对园林景观类型存在特殊需求。

注：文中图片均由作者绘制。