城市绿地植物多样性对市民精神复愈的影响

李燿成 朱韵奇 王云才

摘要：关于人类在绿色环境中获得积极心理影响的研究已表明，绿地能够引起明显的精神复愈，但植物多样性是否是其中一个因素尚不明确。文章以上海浦东陆家嘴段滨江绿地为例，用16个植物多样性指标与市民精神复愈值进行关联研究，分析环境复愈性品质是否受到植物多样性影响，比较不同类型指标的解释度差异，并在控制前端的条件下，探讨植物物种种类与数量对提升复愈性品质的效果。结果表明：感知的植物多样性与实测的植物多样性指标相比，前者与使用者精神复愈相关性更强;实测指标中，数量特征指数（香农指数、优势度指数）和性状多样性指标（常绿落叶比、色彩丰富度）是较好的解释指标;不同受访者的背景也会对结果产生影响，累积更多环境经验的市民精神复愈效果更好;此外，植物种数对复愈性环境品质提升效果存在阈值，在半径20m范围内种植20到45种植物对精神复愈效果最佳，香樟和三色堇是上海地区提升复愈性品质的良好物种。

关键词：植物多样性，精神复愈，滨江绿地，种植设计，上海

DOI： 10.12169/zgcsly.2021.03.15.0001

Abstract： Studies on the positive psychological impact of human beings in green spaces have shown that green spaces are able to bring in obvious spiritual restoration， but whether plant diversity is one of the factors is still unknown. Taking the waterfront green space at Lujiazui section of Pudong District， Shanghai， this paper analyzes whether plant diversity influences qualities of restorative environment through the correlation study of perceptual recovery effect of citizens using 16 plant diversity indicators， compares the interpretation degree of different kinds of indicators， and discusses the effect of species category and quantity on improving users spiritual restoration with the controlled before study. The results show that plant diversity perceived is more correlated to spiritual restoration than measured indicators. Among the measured indicators， the quantitative characteristic index （Shannon index and dominance index） and character diversity indicators （evergreen defoliation ratio and color richness） are better explanatory indexes for perceptual recovery. The backgrounds of respondents will affect the results. Citizens with more environmental experience tend to gain better spiritual restoration. In addition， there is a threshold for the effect of plant species quantity on the improvement of restorative quality. 20 to 45 categories of plants within a radius of 20m has the best effect on spiritual restoration. Cinnamomum camphora and Viola tricolor are good species to improve restorative quality in Shanghai.

Keywords： plant diversity， spiritual restoration， waterfront green space， planting design， Shanghai

新冠肺炎疫情的全球蔓延讓人类产生了普遍心理应激反应，情绪与心理失衡成为长期封禁管理下的又一突出公共卫生事件，缓解焦虑、促进心理恢复引起了学界的再次关注。自Ulrich[1]报告“窗外的风景能加速患者的康复”开始，大量学者对能有效缓解心理和生理压力的疗愈环境进行了研究，并指出公共绿地是其中的重要组成部分，它能通过促进压力缓解和疲劳恢复显著改善市民的心理状态。但在这些研究中，绿色空间通常被抽象为一个均质的整体，通过大小、数量或者市民在绿地中的暴露程度进行量化[2-4]，这种方法很大程度上忽视了其内部结构复杂性可能对功能产生的影响，尤其是忽视了构成生态系统结构的生物成分的多样性。

虽然许多研究明确了生物多样性的定义，并解释了其对人类健康的影响[5-7]，但生物多样性并不能通过一个简单的指标来衡量[8]，不同指标用于不同研究评价时效果有差异，并且由于研究者对精神福祉（Psychological Wellbeing）的定义和量化方法不同，生物多样性是否是绿地影响精神福祉的一个积极因子尚无定论。Huby等[9]利用鸟类丰富度作为生物多样性指标，发现其与综合心理健康指数呈现中等正相关关系;Fuller等[10]发现鸟类丰富度与归属感、认同感延续性呈正相关关系;Dallimer等[11]利用植物丰富度作为指标时却发现它是一个影响精神复愈的消极因素;而Annerstedt等[12]利用植被覆盖指数作为指标，得到“茂密，物种丰富”的地区与心理健康没有关系的结论。此外，有研究表明感知的生物多样性会对精神福祉产生影响，精神复愈程度与感知植物多样性呈正相关关系[10-11]。

精神复愈（Restoration）是指在身心资源被消耗后，个体从心理疲劳以及和压力相伴随的消极情绪中恢复过来的过程[13] ，是精神福祉的重要组分。能带给人精神恢复潜力的环境被称为复愈性环境[14]，有关复愈性环境的理论主要基于压力缓解理论[15]和注意力恢复理论[13]。Kaplan夫妇[13，16]的注意力恢复理论认为复愈性环境应具备4种特性，即距离感、外延、吸引力和匹配度，并发现复愈性环境在缓解压力的同时能增强注意力恢复，而注意力恢复也有利于压力缓解。Hartig等[17]以注意力恢复理论为基础，设计了精神复愈量表（Perceived Restorativeness Scale），通过自我感知报告量化人的精神复愈值，从而衡量环境复愈性品质。本研究基于注意力恢复理论，聚焦精神复愈与绿地植物多样性的关系，以上海浦东新区滨江公共绿地为研究对象，试图回答以下问题：1）实际的植物多样性与感知的植物多样性哪个与市民的精神复愈更相关？2）哪些植物多样性指标能更好地解释精神复愈的效果？3）不同受访者的背景是否对结果产生影响？最后，讨论如何在绿色疗愈的理念下进行公共绿地种植设计。

1 研究方法

1.1 研究范围

黄浦滨江绿地作为重要的城市生态廊道，不仅是生物多样性的庇护所，也为紧凑型城市市民提供了宝贵的疗愈环境。研究选择位于市中心相对安静位置的陆家嘴段绿地，以减少噪声对精神复愈可能产生的干扰，且该段沿线种植策略迥异，植物多样性差异大，为对比研究提供了基础。

选取上海滨江绿地陆家嘴段其昌栈码头至东昌路码头段作为研究区域，全长3.2 km。考虑被访者最适活动距离条件，以400 m为标准划分滨江绿地，除去因施工而未开放的区域得到6段研究区，从中遴选12个间隔100 m以上、半径20 m的圆形区域作为受访区。

1.2 植物多样性指标

植物多样性指标在不同尺度上的衡量方法存在差异。在城市尺度上的植物多样性指标主要包括数量特征指数（α多样性指数、均匀度、生态优势度等），植物区系组成指标（植物种类、生活型组成比例、区系数、本土植物数等），性状多样性指标（物候性、功能性状多样性、色彩丰富度等）和群落结构多样性指标（郁闭度、盖度、垂直分异度）[18-22]。

选取16种典型植物多样性指标用于量化研究，各指标及其计算方法如表1。Shannon指数、优势度指数与植物密度在每个受访区中通过滑动取样法获得，沿植物分布梯度取6个1 m×1 m样方记录物种数并取平均值;其余指标的数据采集范围在20 m半径的受访区中通过植物调查获得。

1.3 精神复愈量化方法

精神复愈的量化方式主要有生理指标测试、精神复愈量表、问卷调查、绿色评分等。本研究借鉴精神复愈量表中的RPRS量表[23]，通过预实验选择14个符合中文语义的分量问题，结合李斯特量表分7级对精神复愈值进行量化，从远离、吸引力、心理外延、匹配度4个因子对精神复愈机制进行描述。采用无控制前后的方法进行随机问卷调查（问卷包括背景、感知植物多样性和精神复愈量表3部分），选择10—11月的4个天气情况相差不大的周末在12个受访区中发放调查问卷。

1.4 数据分析

利用SPSS软件对实测植物多样性指标与问卷结果进行Pearson相关性分析，对比实测与感知指标对精神复愈值解释度的差异，并对在0.05水平（双侧）上不显著相關的变量用主成分分析（PCA）进行指标合成，保留特征值大于1的主成分，通过再次相关性分析解释合成变量。首先，在无控制前端的条件下，选择典型变量与“精神复愈分量因子”进行线性回归分析，选择逐步回归法排除0.05

控制前端的样本集。最后，通过Pearson相关性分析，对比有无控制前端的结果，选择差异显著的变量进行回归曲线估计分析，用R2检验拟合优度，选取sig<0.05且R2更接近1的拟合函数，并结合植物调查统计结果，对各受访区中的优势物种覆盖面积与控制前端的市民精神复愈值进行Pearson相关性分析。

2 结果与分析

2.1 无控制前后的结果

本次研究共发放问卷279份，回收有效问卷270份（各研究段45份），将各段精神复愈值统计结果与测量植物多样性指标做相关分析，结果（图1）表明，感知植物多样性指标（感知丰富程度、感知植物种类）在0.05水平上都与精神复愈值显著相关，且感知丰富程度的相关性最高;而实测指标中，只有色彩丰富度、优势度指数、常绿落叶比例与精神复愈值在0.05水平上显著相关。因此，与实际测量植物多样性指标相比，感知植物多样性指标与精神复愈相关性更强。感知丰富度不与实测植物种类显著相关，且感知植物种类明显比实测的少，说明人们并不能很好地感知植物种类的变化。而由于对植物丰富度的定义因人而异，感知植物种类更多的区域也不一定被认为植物更“丰富”。

主成分分析合成了相关性不显著的11个植物多样性指标，提取方差占比前2位的主成分。主成分1占方差的65.4%，表示非本土草本开花地被丰富度;主成分2占方差的22.5%，表示乔木盖度。2个主成分与精神复愈值的相关性分别为0.65和0.31，说明外来物种的花朵对提升复愈性环境品质有一定帮助。

选择“色彩丰富度”“灌木比例”“优势度指数”进行线性回归分析，保留P<0.05，结果如表2。通过系数B分析，色彩丰富度促进市民精神复愈的机制可能是通过自然色彩产生远离城市感实现的;而优势度指数降低了市民远离城市的知觉从而产生负效应;灌木则主要通过限制人产生活动的欲望来抑制精神复愈。

2.2 分类统计与样本筛选

分类统计结果表明，不同背景的人群精神复愈效果存在差别，男性精神复愈值整体不如女性，且感知到的植物种类更少;年龄越大，访问场地频率越高的人群对植物的认知经验越丰富，精神复愈效果越好。不同背景人群的精神复愈值与“测量植物多样性”的相关性分析结果（图2）表明，“偶尔来”和“学生”这两类人群的精神复愈值与所有植物多样性指标都基本不相关，表明他们的精神复愈不是由植物多样性引起的，剔除这两类人群后得到164份控制前端的样本集。

2.3 控制前端下的结果

在控制前端条件下，市民精神复愈值与植物多样性的相关性分析结果表明，除了色彩丰富度、优势度指数和常绿落叶比例外，垂直层片数（0.87）、垂直结构分异度（0.93）、植物种类（0.86）和观赏花种类数（0.80）都在0.05水平上与精神复愈值显著相关，说明对于精神复愈受到植物多样性影响的群体而言，区系多样性指标和群落结构多样性指标也是解释环境复愈性品质的较好指标。

对精神复愈值与植物种类数进行回归曲线估计分析，线性函数、二次函数和对数函数的sig值都大于0.5，拟合优度R2分别为0.80、0.89和0.79，因此使用二次函数拟合效果更好。精神复愈值y与植物种类x的拟合函数为：y=-0.006x2+0.54x+32.714，说明植物种类对精神复愈并不是越多越好，当植物种类数达到约45种时，精神复愈效果达到阈值，超过该值后精神复愈值不再随植物种类增加而提升。因此，植物种类与复愈性环境品质不是线性关系，而是存在阈值。

在植物种类为20～45种的受访区中，选取覆盖面积超过40 m2、且面积权重前5的植物，得到7种优势物种，并对其覆盖面积与市民精神复愈值相关性进行分析。结果（表3）表明，香樟和三色堇在0.05水平上与精神复愈值显著正相关，而杜鹃与精神复愈值在0.01水平上显著负相关，其余种类相关性较弱。

3 讨论

3.1 植物物种与精神复愈的关系

当植物种数约20种时，市民能较准确地感知植物种类的数量变化，但超过45种后，人们评估的准确性下降，这可能是由于植物种类达到一定数量时，大多数“非生态学家”游客不能感知到绿地空间内所有不同的植物，或具有更高生态中心度（包括生态知识和亲环境行为）的受访者比例较低[24-25]。感知植物种类比实际的植物种类对精神复愈影响更大，因为在生物多样性感知水平与场地满意度或与自然联系的感觉之间存在显著关联性[24]。

人们感知不同植物可能通过结构、色彩等性状上的差异实现。研究发现，相较植物种类而言，游客更能感知绿地空间内的草坪颜色丰富度、景观组成和构型异质性，并通过构型异质性获得精神复愈[24-26]。因此在提高市民对生物多样性的认识方面，增加绿地植物的色彩和结构复杂性可能比单纯增加植物数量更有效。而一些滨水景观带常在半径20 m的范围内种植的植物超过45种，虽然多余的植物种类对提升精神复愈的意义不大，但其提升了场地的生态效益，因此具体需要多少种植物应该根据不同的社会和生态目标来决定。

三色堇（花色艳丽、组合形态变化丰富）和香樟（树形高大、往往形成复层结构）与精神复愈有积极关系，是提升环境复愈性品质的良好物种。而由于调研时间不处于杜鹃和红花檵木的开花期，且其大面积种植叶色单调，可能解释了其与精神复愈相关性不高甚至负相关的原因。

3.2 表征疗愈环境的植物多样性指标

植被高度是估算物种丰富度的线索，因为高度的增加能产生更多的生态位[20]，这能解释本研究中发现的垂直结构分异度与精神复愈的正相关性：垂直分异度大的結构能够带来多物种的心理暗示，通过产生非城市的感觉提高精神复愈效果。色彩丰富度与精神复愈的正相关性可通过色彩心理学解释，城市居民的愉悦感与色彩空间的搭配具有较强的相关性[27]。综合而言，丰富的特定植物性状（颜色、季相、高度等）会导致更高的视觉差异性，从而达到更好的精神复愈效果。

灌木比例是复愈性环境的负向指标，其原因可能是：大面积的灌木种植会限制人的活动，整齐的人工修剪方式会带来一种不安全、压抑沉闷的感觉。但一些纪念性公园需要多种植修剪整齐的灌木来营造令人肃然起敬的效果，因此灌木的种植应根据使用人群或场所特性谨慎考虑。

3.3 受访者背景对精神复愈效果的影响

本研究发现女性精神复愈效果比男性好，Fisher等[28]也发现女性受访者比男性受访者对公园的评价更高，可能是因为女性比男性更容易缓解压力。另外，本研究也确定了个人物种识别能力与感知物种丰富度之间的正相关性，并且感知丰富度的提升能改善精神复愈效果。本研究还表明，访问场地频率较多的人精神复愈效果好，这可能是因为其对场地更熟悉，在季相变化中积累了更多的环境经验，从而提升了植物识别能力和感知丰富度。

一些特定人群在场地中的精神复愈跟植物多样性无关，但可能与鸟鸣、开阔的草坪、水面等有关。Fisher等[29]指出，如果一个地点包含自然（例如鸟鸣）而非人工声音、安全的环境，那么这里就被认为更能提供精神复愈潜力，是精神福祉的来源。

3.4 对复愈性环境种植设计的指导

现有的植物种植模式包括片植、花境、疏林草地、秩序性种植、复层种植、密林等。这些模式在色彩、垂直结构分异度、灌木比例上有较大区别，基于精神复愈的公共绿地种植设计应综合应用各种种植模式，如借鉴疏林草地的方式，选择乔木充当绿色“背景”，适当提升落叶树的比例，选择对比色调和且冷色占比较高的植物组合[30-32]。这是因为自然界中视觉绿色所占比例达到75%时会使人精神舒适，心理活动处于最佳状态[30]。在涵盖花境的种植地带，提供色彩比例超过1/3、且对比度强的花带种植，这是因为当花覆盖度超过27%会产生极强的视觉吸引力，从而引发兴奋的情绪[3]。此外，需要合理配置灌木，根据绿地对活动或私密的需求适当增减灌木的比例，在维持植物组合层次上的连续或交错基础上强化各段差异[33]，进行多样生境的融合。总之，应当注意提升绿地中植物的性状多样性以及空间组合的丰富性，而非仅仅增加物种数量、只有这样才能使城市绿地更好地发挥精神服务作用。

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