四種校園綠地景觀對大學生生理和心理指標的影響研究

王 茜張延龍趙仁林牛立新

1 研究背景

隨著時代的發展，大學校園綠地景觀對于大學人才培養所承載的功能也發生了新的變化，各種校園景觀不僅為大學生提供休閑娛樂的場所，更兼具維護和調節青年學生身心健康的功能。伴隨社會競爭的加劇，大學生面臨著更大的生理和心理壓力[1]。因此，深入開展校園綠地景觀與大學生身心健康關系的研究十分必要。

國內外大量研究表明，自然環境與人體健康有著密切聯系[2-4]。相較于人工建筑環境，園林綠地[5]和植物(色彩和揮發物等)景觀[6-7]，甚至是有植物或水景等自然元素的圖片均能較好地改善人們的生理和心理健康，如可直接或間接改善生理機能[8-10]，調節情緒、減少壓力[11-12]，以及緩解疲勞、提高注意力[13-14]等，同時對認知行為也具有療愈作用[15]。然而，關于不同園林景觀類型對于人身心健康的研究較少。康寧等對3種景觀類型進行評價，發現植物群落景觀比廣場和水景更能使人身心放松[16]；張俊彥等從不同維度對自然山水景觀環境對人的恢復效應進行了評價，結果表明水體和山景的效果更好[17]；劉博新對5種園林景觀對于老年人身心健康的影響進行了研究，發現山林景觀的放松效果最為顯著，草坪次之，水體、農田和濕地相對較弱[18]。也有研究表明，城市不同景觀場景對人的恢復作用因景觀特征的不同而有所差異[19]。這些研究大多選擇自然環境、城市公園和居住區等作為研究場景，較少涉及校園景觀環境。

校園綠地景觀作為大學生日常活動中接觸最多的第二自然，被馮晨等研究者倡導作為校園健康環境與大學生積極心理干預的重要中介途徑[20]。相關研究表明，校園綠地訪問對提升積極情緒有促進作用[21]，同時可改善焦慮狀態、提高注意力[22]。校園中教室的不同窗景有助于緩解精神疲勞和壓力，其中有綠色植物景觀的窗景效果最佳[23]。但目前的研究多是以校園某一個景觀空間或植物群落為場景，缺少對于不同綠地景觀類型對生理和心理影響的多重比較。另外，心理指標的研究多以單一量表進行評價，缺乏多角度、多量表的系統評價。本試驗選取4種具有代表性的校園綠地景觀類型，應用定量化研究方法，借助生物反饋測量法，結合多種心理狀態量表等技術手段，旨在系統研究分析大學生訪問各種類型綠地景觀前后的生理及心理指標值，從而探索校園綠地訪問行為對大學生身心健康的影響，以及不同綠地景觀類型對大學生身心恢復狀態的差異性，最終為健康校園綠地環境設計提供科學依據。

2 研究方法

2.1 試驗地點及試驗對象

本試驗以西北農林科技大學廣場、林地、花田和水體4種校園綠地景觀作為試驗場地(圖1，表1)，并以日常室內環境作為對照。室外綠地景觀訪問試驗在2018年4—6月的15：00—18：00進行，試驗期間各場地的氣溫和濕度分別為：廣場平均溫度21.35℃，相對濕度27.90%；水體平均溫度24.48℃，相對濕度34.75%；花田平均溫度20.57℃，相對濕度35.50%；林地平均溫度24.42℃，相對濕度38.80%；以及室內平均溫度26.73℃，相對濕度31.25%。

本研究選取20名不同專業的在校大學生作為試驗的受試對象，男女比例1:1，年齡18～25歲(平均年齡為23.4歲)。所選受試者身體健康狀況良好，無高血壓、心臟病等疾病，身心未受過重大創傷。

2.2 生理和心理指標測定方法

2.2.1 生理指標

試驗測量的生理指標包括血壓(B l o o d Pressure，BP)、R-R間期值和心率(Heart Rate，HR)，其中血壓包括舒張壓(Diastolic Blood Pressure，DBP)和收縮壓(Systolic Blood Pressure，SBP)，利用歐姆龍血壓計(Omron，HEM-7136，日本)進行測定；R-R間期值和心率利用心率表(Polar V800，Polar Electro Oy，Kempele，Finland)進行測定。

2.2.2 心理指標

選用簡明心境狀態量表(Brief Profile of Mood States，BPOMS)、狀態焦慮量表(State-Trait Anxiety Inventory，S-AI)、知覺環境恢復量表(Perceived Environmental Restoration Scale，PRS)和倒敘數字廣度測試(Digital Span Backward，DSB)評價不同類型景觀對受試者心理指標的影響程度[24-26]。

BPOMS包括T(緊張)、A(生氣)、F(疲勞)、V(精力)和C+D(困惑和抑郁)5個分量表用于測量個體的心境、情感和情緒狀態，從“一點也不”到“非常地”5級評分，得分越高，表明該狀態越明顯，并依據5個分量值計算總體情緒紊亂程度(Total Mood Disturbance，TMD)，TMD=T+A+F+C+D-V。

S-AI包括20個問題，每個問題采用1～4計分，計算20道題得分之和，以此反映受試者當前焦慮程度，得分越高，說明受試者焦慮程度越嚴重。數據處理時采用反向計分，使問卷本身的心理誘導作用降到最低，自動糾正自評者夸大或縮小其主觀感覺的傾向。

PRS通常作為主觀恢復性綜合評價的主要測量方法[27]。該量表主要考察恢復性環境中的遠離性、連貫性、魅力性和一致性4個關于環境體驗的主觀恢復性綜合性評價指標[28]。

圖1 試驗場地實景

圖2 試驗內容和流程

2.3 試驗流程

將每一景觀場景的測試時間定為17min，從中選取相對穩定、連續的15min數據作為各場景對受試者生理指標影響的記錄[10]，每一場景試驗重復3次，每次20人。試驗分為室外試驗和室內試驗兩部分。

1)室外試驗。在準備階段，引導受試者至試驗場景附近(隔絕測試環境)，進行試驗流程介紹及注意事項的說明，但不告知試驗目的。待受試者恢復平靜，測量其各項生理和心理指標作為前測值。在試驗過程中，為避免活動對試驗結果造成影響，受試者以每分鐘50步的速度走進試驗場景，試驗期間受試者在場景內靜坐17min，鼓勵其以視覺、嗅覺、觸覺等多感官接觸自然環境。試驗結束后，再次測量其各項生理和心理指標作為后測值(圖2)。

表1 試驗場景基本情況

2)室內試驗。相比室外試驗，除不填寫PRS外，其余試驗流程及測試指標均與室外試驗相同。

2.4 數據處理

采用SPSS 21.0(IMB SPSS Statistics)對所得數據進行處理，用前后配對T檢驗(Paired Sample T Test)比較大學生對不同類型綠地景觀觀賞前后各測試指標均值的變化。用方差分析比較4個試驗場景中各測試指標變化值的差異性。

3 結果與分析

3.1 景觀類型對生理指標的影響差異

1)血壓。

配對T檢驗結果顯示，4個試驗場景中受試者的收縮壓和舒張壓均呈下降趨勢，且下降程度均具有顯著性(P＜0.05)(圖3)。其中，收縮壓在林地中下降最為顯著，下降值為4.63mmHg(表2)，是對照組收縮壓下降值的35.62倍，廣場和水體次之，在花田中下降值最小；舒張壓亦在林地中下降值最大，為4.30mmHg，廣場和花田次之，在水體中下降最少。方差分析結果表明，舒張壓在各試驗場景中下降值存在顯著差異(P=0.005)。

2)R-R間期值、心率。

林地、花田和水體3個場景所測得的R-R間期值均呈上升趨勢(圖4-1)。方差分析結果表明，R-R間期值變化具有明顯差異(P=0.002)，在林地中上升值最大為0.06s(表3、4)，水體次之。而廣場和室內則正好相反，但其下降程度并不具有統計學意義。大學生在體驗4個不同綠地景觀類型后，心率值均呈下降趨勢，其中在林地中下降程度最大(圖4-2)，為7.06bpm，花田和水體次之，廣場下降程度不具有顯著性，室內所測心率值變化不具有顯著性。

圖3 觀賞不同類型景觀前后大學生血壓變化(n=60，**P＜0.01，*P＜0.05)

圖4 觀賞不同類型景觀前后及觀賞過程中大學生R-R間期值和心率變化

圖4 -1 R-R間期差值(n=60，**P＜0.01，*P＜0.05)

圖4 -2 心率差值(n=60，**P＜0.01，*P＜0.05)

圖4 -4 心率走勢

表2 觀賞不同類型景觀前后大學生血壓均值及P值(n=60)

表3 觀賞不同類型景觀前后大學生R-R間期均值及P值(n=60)

計算各場景大學生每分鐘R-R間期和心率的平均值，分析每個場景在15min內的影響趨勢(圖4-3、4-4)，結果表明：廣場中大學生的R-R間期值基本保持穩定；林地中大學生在開始的4min內心率持續呈大幅度下降狀態，而后基本穩定在最佳值；花田中大學生在開始的2min內心率基本降至最低點，7～10min心率持續上升，而后保持穩定，全過程心率值始終低于初始值；水體中的大學生在開始的2min內心率降至較低點，而后心率值基本穩定；室內中的大學生心率全程較為穩定。

對5種場景中大學生的試驗前測血壓、R-R間期值和心率做方差分析，結果顯示均不具有顯著性(P＞0.05)，說明試驗前后各生理指標值的變化是由大學生對綠地景觀的訪問行為引起的。

圖5 觀賞不同類型景觀前后大學生BPOMS和S-AI分數變化值(n=60，**P＜0.01，*P＜0.05)

圖5 -1 BPOMS差值

圖5 -2 S-AI差值

圖6 觀賞不同類型景觀前后大學生倒敘數字廣度測試時間及位數變化值(n=60，**P＜0.01，*P＜0.05)

圖6 -1 時間差值

圖6 -2 位數差值

3.2 景觀類型對心理指標的影響差異

1)簡明心境狀態量表(BPOMS)。

對5種場景中所測得的緊張、生氣、疲勞、精力、困惑和抑郁值及總體情緒紊亂程度做前后配對T檢驗，結果顯示(圖5-1)，對照組各指標變化均不明顯，而林地、花田和水體中緊張、生氣、疲勞、困惑和抑郁值及總體情緒紊亂程度均呈下降趨勢，精力值呈上升趨勢，廣場中只有疲勞值呈下降趨勢，其余各指標值均無明顯變化。緊張值在花田中下降最為明顯(P＜0.01)，下降值為3.85；生氣值在水體中較林地和花田下降明顯，達到極顯著水平(P＜0.01)，下降值為2.14；疲勞值在林地和水體中較廣場和花田下降更為明顯，在水體中下降最多，下降值為3.18；困惑和抑郁值在花田和水體中呈極顯著下降(P＜0.01)，且在花田中下降最多，下降值為4.69；精力值在林地、花田和水體中均呈極顯著上升(P＜0.01)，其中在花田中上升最多，上升值為4.86；總體情緒紊亂程度同樣在林地、花田和水體中均呈極顯著下降(P＜0.01)，其中水體下降最大，下降值為17.14(表5)。方差分析結果表明，緊張(P=0.004)、疲勞(P=0.006)、困惑和抑郁(P=0.003)、精力(P=0.011)及總體情緒紊亂程度(P=0.01)在各試驗場景中存在顯著差異，而生氣值(P=0.067)無顯著差異。

2)狀態焦慮量表(S-AI)。

對5種場景中所測得的焦慮值做前后配對T檢驗，結果顯示(圖5-2)，除對照組大學生的焦慮值上升外，其余4個試驗組均呈下降趨勢，且下降值均達到極顯著水平(P＜0.01)。其中，在林地、花田和水體中下降較為明顯，下降值約為9，而廣場下降值較小。

3)倒敘數字廣度(DSB)。

5種場景倒敘數字廣度時間和位數的T檢驗結果顯示(圖6)，整體來看，4個試驗景觀類型均對受試者的認知能力產生了積極影響(表6、7)。林地和水體對受試者認知能力的提升最顯著(P＜0.01)，廣場次之，花田的效果最差。對5種場景中倒敘數字廣度的時間和位數分別進行方差分析，結果表明，時間(P=0.013)和位數(P=0.027)均存在顯著差異。

4)知覺環境恢復量表(PRS)。

分析受試者在4種場景中知覺環境恢復量表的得分情況，結果顯示(圖7)，景觀的4種特性在4種場景中區間分區均為正值，說明試驗景觀對受試者的精神疲勞產生了較好的恢復效果。受試者對4種場景的遠離性有明顯的感受差異，其得分在林地和水體中更高，而在廣場和花田中較低；在魅力性感受方面，除廣場外，其余3種場景得分均較高，尤以林地、花田得分更高，而在水體中的分值更為集中；受試者對各景觀的連貫性和一致性感受較為一致，雖整體趨勢為正向，但得分并不高。

4 結論與討論

1)校園綠地景觀能使大學生身心放松、壓力減緩。

校園綠地景觀能夠減緩大學生生理壓力、促進身體健康。從生理指標來看，盡管景觀類型不同，但相對于室內建筑空間，大學生在室外綠地景觀中的血壓均顯著下降，其中在林地中收縮壓的下降值是室內的數十倍；R-R間期值和心率值均有所變化，其中在林地和水體中的變化值較為顯著。從心理指標來看，相較于對照組，綠地景觀的訪問行為使大學生積極情緒顯著升高，消極情緒顯著下降，同時認知能力得到了更好的恢復。生理和心理數據分析結果證明了校園綠地景觀對大學生身體健康具有促進作用。相比前人的研究結果[21-22]，本研究綜合應用了BPOMS、S-AI、PRS和DSB多種心理指標綜合評價體系，更加有力地證明了校園綠地景觀對大學生壓力減緩和情緒恢復效應的說法。

表4 觀賞不同類型景觀前后大學生心率均值及P值(n=60)

圖7 精神疲勞恢復度

2)植物豐富、結構復雜的景觀環境對大學生具有更好的身心放松效果。

研究表明，不同校園景觀對大學生的身體放松效果具有差異，其中林地的放松效果最為顯著，水體次之，廣場和花田的效果不如前二者卻均優于室內。究其原因，林地擁有豐富的植物群落和較高的綠視率；水體具有開闊的視野，水邊植物和水中倒影使水體具有豐富的景觀結構。由此也表明，豐富的植物群落(尤其是高大喬木的風景)和水體對構成校園康養環境具有重要意義[29-30]。至于花田和廣場對身心放松的效果較差，原因可能是花田植物種類較為單一，植株低矮且缺乏空間變化；廣場則以硬質鋪裝為主，植物較少，視覺與感知方面容易產生單調、生硬和困頓之感。

需要提及的是，在以往有關園林景觀對老年人身心健康影響的研究[18]中提到，單純的水體景觀對老年人的放松效果并非最佳，而本研究發現水體景觀對大學生有著較好的放松作用。這也再次證明，不同人群對園林景觀的偏好存在差異，在今后的研究中，還應當持續關注更多園林綠地景觀對大學生群體生理和心理指標的影響差異。

表5 觀賞不同類型景觀前后大學生心理指標均值及P值

表6 觀賞不同類型景觀前后大學生倒敘數字廣度位數均值及P值

表7 觀賞不同類型景觀前后大學生倒敘數字廣度時間均值及P值

3)校園綠地景觀對大學生心理情緒方面所產生的遠離性和魅力性感受具有重要地位。

BPOMS、S-AI、DSB值與情緒效價和認知能力(主要體現為注意力)有關[31]。在心理情緒健康方面，本研究中的林地、水體、花田和廣場都具有緩解大學生精神疲勞和恢復注意力的作用。在PRS中，4種景觀類型之間差異性不明顯，總體而言大學生產生的遠離性和魅力性感受最強，連貫性和一致性相對較弱。遠離性感受代表大學生在綠地景觀中的感覺與日常生活的環境具有強烈反差；而魅力性感受說明綠地景觀對大學生具有較強的吸引力，能引起大學生的興趣。本研究發現水體景觀可使大學生獲得更強的遠離性和魅力性感受，林地次之。這一發現與水景能改善心理情緒恢復效果的研究結論[32]類似。由此可知，在校園景觀設計方面，應更加考慮遠離性和魅力性景觀的營造，結合水景景觀使環境要素適度純化并富有探索性。

4)研究的局限與貢獻。

本次試驗在景觀種類、樣本數量等方面尚存在不足，試驗場景之間的獨立性也不能得到完全控制，這些均會對試驗結果的精準性產生一定影響。本研究的貢獻在于，在大學校園綠地景觀類型對大學生身心健康的影響方面做了較為系統的量化研究，得出了不同校園綠地景觀對大學生的壓力緩解和疲勞恢復具有差異性的結論，同時也初步看出大學生群體對園林景觀類型存在特殊需求。

注：文中圖片均由作者繪制。