观赏竹林对人体生理心理响应的研究体系及其应用

朱芷贤，陈其兵

（四川农业大学风景园林学院，四川 成都611130）

在经济快速发展、生存环境日益恶化的今天，公众的生理心理健康问题频发。随着公共健康理念逐步深入人心，自然环境对人类健康带来的福祉得到了高度关注。研究证明，欣赏自然环境有助于用于减轻心理紊乱，起到生理放松等作用，使情绪更加积极并可能辅助病患从疾病中康复过来［1-4］。

习近平总书记在四川视察时指出：“四川是产竹大省，要因地制宜发展竹产业，发挥好蜀南竹海的优势，让竹林成为四川美丽乡村的一道风景线！”观赏竹林作为四川省重要的森林资源，以发挥景观功能为主，具有一定稳定性的人工或自然森林群落，能有效改善城乡生态环境，提供游憩、教育等多种功能，被誉为21世纪最具潜力和希望的植物。团队在参与NSFC31570700项目期间，主要以观赏竹林为研究对象，分别以人（感官）、植物（观赏特性）、综合环境为研究主体，系统挖掘人体生理心理的响应特点及规律，深入揭示观赏竹林的保健基础，为科学实践提供强有力的理论依据。技术路线具体如下（图1）：

图1 技术路线Fig.1 Technical route

1 人体在不同独立感官刺激下的生理心理响应研究

1.1 研究概况

站在“人”的角度，视觉与听觉作为感觉器官的首位，人们通过视觉观赏的景观可被称为“视景”，通过听觉感受的景观则被称作“声景”。首先，经过现场照片拍摄/音频录制、分层随机抽样与无关因素处理/统一化处理，确定竹视景、声景研究对象。在此基础上，针对竹视景、声景进行要素划分，根据要素体量、质量/专业声舒适度（FC）对竹视景/声景打分并分级。随后，在室内进行控制单一感官变量的生理心理恢复实验，分析不同感官刺激带来的改善差异以及同一感官刺激下的相关影响因素。

1.2 主要结论

1.2.1 竹视景、竹声景对人体生理心理的影响作用 根据恢复性知觉问卷与感知恢复生理实验的主、客观结果可知，竹视景、声景相对于日常手机画面、音频给人们带来更好的生理心理反馈，其中竹视景具有更高恢复性和更强的参与感，竹声景则具有更好的延展性；处于竹视景、声景中的人们与压力状态下相比较，交感与副交感神经的平衡更加趋近稳定，且声景的作用更强，能帮助人们获得更好的放松；另外，声景具有更好的恢复注意力的能力。

1.2.2 竹视景、竹声景与人体生理心理响应的相关性 由竹视景、声景与恢复性知觉问卷的结果分析可知，视觉恢复与植被体量、质量呈正相关关系，与其它体量（包括天空）呈负相关，说明一定程度的郁闭度能使人们有更好的生理心理反馈；听觉恢复与声舒适度呈正相关关系。

2 植物观赏特性对人体生理心理的影响作用

2.1 竹类单体对人体生理心理的影响作用

2.1.1 研究概况 观赏竹的类型和分类方式丰富多样，以108种常见的不同观赏特性竹类植物为研究基础，在实地考察调研和文献资料上，提出并建立基于秆叶、色型观赏特性2个层次的分类体系（4大类、9小类），即秆色类植物（秆绿色类植物、秆单色类植物和秆组合色类植物）、秆型类植物（秆节形态变化类植物和秆节间形态变化类植物）、叶色类植物（叶绿色类植物和叶组合色类植物）、叶型类植物（叶小型类植物和叶大型类植物），分析比较不同观赏类别的单体竹类植物对人体生理心理的差异影响［5］。

2.1.2 主要结论

（1）在不同分类层次下的比较。在秆、叶层次中，竹单体对受试者的生理影响有显著差异。观秆类竹单体比观叶类竹单体更能使人趋于平静状态和增加放松度水平，对女性的影响大于男性。另外，观秆类竹单体比观叶类竹单体更有效地帮助人们提高活力水平，缓解焦虑、愤怒和疲劳程度，且对女性的影响大于男性。在色、型层次中，竹单体对受试者的生理影响有显著差异。脑电波highα和highβ、舒张压和脉搏值变化均表明观色类竹单体比观型类竹单体更能降低紧张感，使受试者处于相对平静、放松的状态，且女性对这种环境的感知更为明显。另外，竹单体在色、型上对人体心理影响也有显著差异，但两者之间以及性别对其的影响差别均不大。

（2）在不同组合类型下的比较。秆色类竹单体中，秆单色类竹单体和秆组合色类竹单体更能使人由紧张状态过渡到平静和放松状态，且对女性的影响更为显著。另外，秆组合色类竹单体最能使人体降低愤怒感和疲劳感，激发积极向上的情绪；秆绿色类竹单体更能提高人体活力水平。秆型类竹单体中，秆节间形态变化类竹单体更能更能使人放松，且女性的感知更显著。另外，在生理方面也更能降低愤怒感和疲劳感，激发积极向上的情绪，使人体活力水平提高，且女性的感知更显著。叶色类竹单体中，叶绿色类竹单体在highα和highβ脑电波、收缩压和脉搏指标的影响比叶组合色类竹单体更显著，且对女性的影响更大。另外，叶绿色类竹单体也更能降低人的愤怒程度和提高活力水平，激发积极向上的情绪，且对女性的影响更大；而叶组合色类竹单体更能使人的疲劳程度降低，对男性的影响更大。叶型类竹单体中，叶小型类竹单体和叶大型类竹单体对受试者均有显著影响。其中叶小型类竹单体对提高女性的人体活力水平更显著，叶大型类竹单体对男性降低疲劳感和负向情绪更显著。

2.2 竹下配植对人体生理心理的影响作用

2.2.1 研究概况 以人面竹（Phyllostachys aurea Carr.ex A.et C.Riv.）为定量，选取了竹下常见植被肾蕨（Nephrolepis auriculata（L.）Trimen）和麦冬（Ophiopogon japonicus（Linn.f.）Ker-Gawl.），以及半耐阴地被植物杜鹃（Rhododendron simsii Planch.）（有花和无花）这4种地被植物和营养土作为实验材料。在室内运用这5种实验材料和人面竹（高2～2.5 m）搭配分别营造了5个竹下小场景，分别为：人面竹+裸土、人面竹+麦冬、人面竹+肾蕨、人面竹+无花杜鹃和人面竹+有花杜鹃。研究有花和无花的灌木类植物、蕨类植物、草本类植物以及裸土对受试者生理心理的影响。

2.2.2 主要结论 总体来看，竹下植物有显著提升人体生理放松、促进人们的自我报告的正向情绪、景观偏好和知觉恢复情绪紧张的作用。其中在林下空间（人面竹+有花杜鹃）中，副交感神经活动显著高于其他空间，交感神经活动显著低于其他空间，与空白组林下空间（人面竹+裸土）存在显著差异。另外，受试者在林下空间（人面竹+有花杜鹃）时，“参与（ENG）”“兴趣（VAL）”和“放松（MED）”3种情绪值显著提高，其中“放松（MED）”值显著高于其它林下空间。这说明林下空间（人面竹+有花杜鹃）可以促进人体获得较好的生理放松，使人感觉安宁、平静和稳定，同时也具有促进受试者心理健康的最佳效益。然而，注意力测试表明竹林空间下受试者的注意力均有显著提高，但不同地被植物对受试者注意力恢复没有显著差异。

3 观赏竹林环境下的“沉浸式”体验对人体的影响作用

3.1 研究概况

从微观层面出发，在预实验中以竹围合单位绿地空间，通过提出两个独立变量，即人均面积（高＝3人、中＝10人、低＝30人）和绿地行为（静坐、步行），交互形成了6个不同组合，分别为高密度下的静坐，中密度下的静坐，低密度下的静坐，高密度下的步行，中密度下的步行和低密度下的步行，分析比较受试者在不同组合方式下的生理心理响应［6］。

从宏观层面出发，首先选择3种不同观赏竹林类型的综合环境作为实验组，分别为宜宾蜀南竹海毛竹林、雅安蜀西竹海慈竹林、都江堰竹海洞天雷竹林，城市环境作为对照组。对各环境因素（温度（℃）、相对湿度（%）、平均辐射热（℃）、绝对光照（lx）、噪音水平（dB）、风速（m/s）和负氧离子浓度（%）等）进行长期的跟踪测量，计算人体舒适度。在正式实验中，受试者选择在适宜期间（根据人体舒适度，排除对生理心理有负面影响的气候）进行连续3 d的“竹林浴”（其中包含“观景”阶段与“散步”阶段）。而后，根据观赏竹林环境对不同性别的受试者在生理、心理、免疫系统［7］方面的影响研究，进一步对人体各指标变化之间以及与环境因素进行相关性分析，从而深入探讨观赏竹林综合环境下的“沉浸式”体验对人体的作用机制［8］。

3.2 主要结论

3.2.1 微观层面，单位面积下的行为对人体身心的影响作用 首先，主效应分析的结果表明，步行的健康益处要好于坐着的益处。其次，经过进一步的交互分析，团队发现不同行为需要与适当的人均面积相匹配，从而最大程度地提高健康收益。结果表明，在较高人均面积中行走和在较低人均面积中静坐的效果是最好的。

3.2.2 宏观层面，综合环境下的活动对人体身心的保健效益

（1）综合环境对人体生理的影响及两者相关性。血压与心率：与城市地区相比，观赏竹林地区均能地效的降低受试者收缩压和心率，其中宜宾蜀南竹海毛竹林对女性收缩压的降低效果最好。竹林“观景”阶段比“散步”阶段在降压和降低心率效果上较为明显。血氧饱和度：与城市地区相比，观赏竹林地区均能有效地提高受试者血氧饱和度，都江堰竹海洞天雷竹林对受试者血氧饱和度提高效果最好。相关性分析：收缩压与相对湿度呈正相关，与温度、热辐射、绝对照度呈负相关；舒张压与噪音指数、风速、相对湿度呈正相关，与温度、热辐射呈负相关；血氧饱和度与噪音指数、相对湿度呈正相关，与温度、热辐射、负氧离子呈负相关；心率与风速、相对湿度呈正相关。

（2）综合环境对人体心理的影响及两者相关性。SD法（语义差异法）：城市环境相比，观赏竹林环境被视为自然的、健康的、美丽的、安静的、舒服的。受试者对宜宾蜀南竹海毛竹林的认可度较高，对雅安蜀西竹海慈竹林环境的认可度适中，对都江堰竹海洞天雷竹林环境的认可度较低。POMS量表（心境状态量表）：与城市地区相比，观赏竹林地区均可以降低受试者心境状态量表中的消极情绪和心境状态量表分值，升高受试者心境状态量表中的积极情绪分值。观赏竹林环境对女性的心态恢复程度高于男性。宜宾蜀南竹海毛竹林可以处理受试者的紧张、抑郁情绪，受试者最放松，雅安蜀西竹海慈竹林处理受试者的愤怒、慌乱情绪，受试者最为愉快。相关性分析：空气负氧离子浓度越高，受试者对于环境的感官评价（F1）、氛围评价（F2）、气候评价（F3）、空间评价（F5）、心境状态总情绪紊乱（TMD）越高。而环境因素与场所评价（F4）之间无显著相关性，这可能是由于场所评价更多来源于场所本身带来的视觉刺激。

（3）综合环境对人体免疫系统的影响及两者相关性。免疫系统：和城市地区相比，实验3 d后，观赏竹林地区对受试者外周血的NK细胞数量、穿孔素、颗粒溶素、颗粒酶A、颗粒酶B均有显著的提高。宜宾蜀南竹海毛竹林对男性受试者外周血NK细胞数量、NK细胞活性、颗粒酶A、颗粒酶B的提高显著大于女性受试者。另外，和城市地区相比，观赏竹林地区对男性和女性受试者的皮质酮含量均有显著降低。相关性分析：排除与免疫系统各指标无相关性的环境因素后，热辐射与颗粒酶A呈极显著正相关，热辐射与颗粒酶B呈极显著正相关，绝对照度与穿孔素呈显著正相关。然而，不同的物理环境因素对人体的健康存在一定程度的影响，但人体对这些环境因素的量有一定的承受范围，在什么范围内对人体带来的影响是有益的，还值得深入研究。因此，通过所测环境因素与人体免疫指标之间的影响关系，只能作为一个预测参考，不能当做评判环境因素对免疫系统影响的主要依据。

（4）神经、内分泌、免疫系统的关系研究。神经系统、内分泌系统和免疫系统之间存在着交互的信息传递机制与互相影响的物质基础［9］。神经、内分泌系统调节免疫系统的功能，而免疫系统也能反过来调控神经内分泌系统的某些功能，它们共同负责机体对不同外环境和内环境的适应性反应，并形成两条途径：神经内分泌系统（垂体）和自主神经系统。这2种途径提供能够与免疫系统细胞相互作用的生物活性分子［10］。具体如下示意图（图2）：

图2 2种途径下免疫系统相互作用间的流程Fig.2 Flow of immune system interaction under two pathways

4 健康促进型观赏竹林设计的优化策略

表1 以人体不同感官为视角的优化策略Tab.1 Optimization strategies based on different senses of human body

表2 以植物观赏特性为视角的优化策略Tab.2 Optimization strategies from the perspective of plant ornamental characteristics

大类General category中类Medium category小类Minor category建议Sugesstion秆组合色类（B13）充分利用该特质，尤其在女性居多的环境中多选择斑竹（Ph.bambusoides Sieb.et Zuce.f.lacrima-deae keng f.etWen）、撑麻青竹（B.pervariabillis×Dendrocalamus latilorus+Bambusa textilis No.1）、大琴丝竹（Neosinocalamusaffinis‘Flavidorivens’）、花皮竹（学名待考）、黄竿乌哺鸡竹（Ph.vivax cv.Aureocanlis）、黄皮绿筋竹（Ph.viridis fo.youngii）、金镶玉竹（Ph.aureosulcata fo.spectabilis）、南峤滇竹（Oxytenanthera parviflora）、青丝黄竹（B.eutuldoides var.viridivittata）、石绿竹（Ph.arcana）、天目早竹（Ph.tianmuensis）、小琴丝竹（B.multiplex var.multiplex cv.Alphonse-Karr）等秆型类（B2） 秆节形态变化类（B21）该特质对人体影响程度不大，可适宜选择白节簕竹（B.dissimulator var.albinodia）、刺竹子（Chimonobambusa pachystachys）、大 叶 筇 竹（Qiongzhuea macrophylla）、高 节 竹（Ph.prominens）、梨竹（Melocanna humilis）、中华大节竹（Indosasa sinica）等进行种植秆节间形态变化类（B22）充分利用该特质，尤其在女性居多的环境中多选择大佛肚竹（B.vulgaris cv.Wamin）、方竹（Chimonobambusa quadrangularis）、鼓节竹（B.tuldoides Munro cv.Swolleninternode N.H.Xia）、龟甲竹（Ph.edulis cv.Heterocycla）、木竹（B.rutile）、强竹（Ph.heterocycle cv.Obliquinoda）、人面竹（Ph.aurea）、圣音毛竹（Ph.heterocycle cv.Tubaeformis）、歪脚龙竹（Dendrocalamus sinicus）、倭形竹（Indosasa shibataeoides McClure）、小佛肚竹（B.ventricosa McClure）、中暗竹（B.tuldoides f.swolleninternode）等叶色类（B3） 叶绿色类（B31）叶组合色类（B32）叶型类（B4） 叶小型类（B41）叶大型类（B42）该特质对人体影响程度不大，可适宜选择翠竹［Sasa pygmaea（Miq.）E.-G.Camus］、鹅毛竹（Shibataea chinensis）、江山倭竹（Shibataea chiangshanensis）、铺地竹（Sasa argenteistriatus E.G.Camus）、射毛悬竹（Ampelocalamus actinotrichus）、细弱玉山竹（Yushania tenuicaulis）、小蓬竹（Ampelocalamus luodianensis）等进行种植该特质对人体几乎无影响，可选择性配种该特质对人体几乎无影响，可选择性配种该特质对人体影响程度不大，可适宜选择巴山箬竹（Indocalamus bashanensis）、黎竹（Acidosasa venusta）、麻竹（D.latiflorus）、泡竹（Pseudostachyum polymorphum）等进行种植竹下配植Undergrowth arrangement（BC）裸土（BC1） 对人体无影响，尽可能不使用草本植物（BC2） 对人体有一定影响，可选择性引种蕨类植物（BC3） 对人体有一定影响，可选择性引种无花灌木（BC4） 对人体有一定影响，可选择性摆放有花灌木（BC5） 对人体有显著影响，在条件允许下尽可能多摆放

表3 以观赏竹林综合环境为视角的优化策略Tab.3 Optimization Strategies from the perspective of comprehensive environment of ornamental bamboo forests

大类General category中类Medium category小类Minor category建议Suggestion温度（MA23） 对人体生理、免疫系统有较显著影响，建议选择游客选择在4-6月、9-10月等较为暖和且不炎热的月份进行林中康体活动，有助益于更好的改善相对湿度（MA24） 对人体生理、心理均有显著影响，建议在原有基础上多建动态水景、注重生态养护，另外，游客活动需注重季节性，在适宜时节选择相对湿度较大的时段进行林内活动风速（MA25） 适当设置风廊，利于防风噪音水平（MA26） 适当减少噪音、发挥积极优势（详见表1）负氧离子（MA27） 对心理改善有极显著影响，建议在动态水景处多设置停留空间，并且加强对环境的管理，减少人为破坏

5 总结与展望

随着环境心理学、生态学、景观学、医学等学科的并肩发展，为研究环境与健康关系提供了许多新的方法和思路。本团队从多维度、多视角、多层次出发，尝试系统性构建观赏竹林对人体生理心理响应的研究体系，从而完善观赏竹林保健功能。这一研究为重视竹文化景观熏陶、满足视听觉障碍人士的需求提供途径；为绿色空间中的植物景观营造提出合理建议；为以康养为主的观赏竹林生态旅游建设提供指导意义；为发展竹旅康养产业奠定基础。

但是，目前在体系构建的伊始，内容尚不深入，需要进一步通过循证的方法进行可靠性检验，统计分析得出最具信度和效度的研究手段，使本团队研究成果在该领域上一直处于自我完善与自我更新的状态，逐步完善观赏竹林保健功能的研究体系，为健康促进型观赏竹林的规划与设计提供科学依据和策略导向，对“观赏竹林”与公共健康的关系探究起到推进作用。