近20 年國(guó)內(nèi)植物色彩與人體響應(yīng)的關(guān)系?

朱玉潔 翁羽西 黃鈺麟 王敏華 董建文

福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院 福州 350002

色彩是人類在感知和認(rèn)知屬性中與主觀偏好相關(guān)的重要組成部分之一[1]。 古希臘醫(yī)學(xué)之父希波克拉底曾提出“顏色是人體和內(nèi)心之間的橋梁”[2]。 相關(guān)研究表明, 植物景觀、 森林景觀等對(duì)人體的生理和心理有積極影響[3-5], 其中植物色彩的影響越來越受到關(guān)注。 本文以植物色彩為研究對(duì)象, 梳理國(guó)內(nèi)植物色彩量化方法和植物色彩與人體響應(yīng)關(guān)系的相關(guān)研究進(jìn)展和實(shí)踐狀況,通過比較研究和綜合分析, 總結(jié)當(dāng)前研究存在的問題并指出植物色彩與人體響應(yīng)未來的研究方向。

1 植物色彩研究趨勢(shì)及研究熱點(diǎn)變化

1.1 研究趨勢(shì)

以“中國(guó)知網(wǎng)CNKI” 作為數(shù)據(jù)來源。 以“植物色彩” “森林色彩” “植物顏色” 為檢索關(guān)鍵詞, 時(shí)間跨度為20 年(1998—2018), 在“中國(guó)知網(wǎng)(http: / /www.cnki.net/) ” 中進(jìn)行高級(jí)檢索, 共檢索到326 篇文獻(xiàn), 其中碩士論文9 篇,博士論文1 篇, 核心期刊10 篇。 從發(fā)表年度趨勢(shì)(圖1) 得知, 學(xué)術(shù)界對(duì)植物色彩與森林色彩的研究日益重視。

圖1 相關(guān)論文發(fā)表趨勢(shì)圖

隨后縮小范圍, 在326 篇文獻(xiàn)中以“心理”“生理” “量化” “視覺” “評(píng)價(jià)” 等主題詞進(jìn)行篩選, 得出60 篇植物色彩量化、 植物色彩與人體響應(yīng)關(guān)系的相關(guān)論文, 絕大部分發(fā)表于2010 年之后, 其中核心期刊6 篇。 在2010 年以前, 每年的文獻(xiàn)數(shù)量都沒有超過1 篇, 2010 年后文獻(xiàn)數(shù)量整體呈增加趨勢(shì), 在2016 年達(dá)到18 篇, 到2017 年雖有所下滑, 但總體呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì), 這說明國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)植物色彩與人體響應(yīng)的關(guān)系研究有很高的熱忱。

1.2 研究熱點(diǎn)變化

運(yùn)用Citespace (5.0.R7 SE) 以CNKI 數(shù)據(jù)分析1998—2018 年植物色彩研究熱點(diǎn)的趨勢(shì)。 首先設(shè)置Citespace 的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵詞(keyword),得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖(圖2), 通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析可知, 研究主要集中在植物色彩搭配及應(yīng)用上,而植物色彩與人體生理和心理響應(yīng)的研究則較少：之后運(yùn)用Citespace 的聚類以及LLR 算法得到植物色彩相關(guān)研究的5 個(gè)核心聚類及關(guān)鍵詞時(shí)間軸線分析圖(圖3), 關(guān)鍵詞時(shí)間軸線分析反映了整體研究時(shí)間跨度內(nèi)關(guān)鍵詞按照時(shí)間軸線的分布狀況：最后通過聚類及關(guān)鍵詞時(shí)間軸線變化圖可知, 植物色彩與人的心理響應(yīng)是其中的一大研究?jī)?nèi)容,隨著時(shí)間的推移, 其研究動(dòng)向朝著植物色彩與人的生理、 心理交互作用發(fā)展。

2 研究進(jìn)展回顧

在60 篇文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上, 進(jìn)一步篩選重點(diǎn)研究植物色彩與人體響應(yīng)關(guān)系方面的文獻(xiàn), 最終篩選出8 篇文獻(xiàn), 并從干預(yù)材料、 被試者、 樣本量、 是否進(jìn)行色彩量化、 測(cè)量指標(biāo)(視覺響應(yīng)、生理響應(yīng)、 心理響應(yīng)) 和有無壓力任務(wù)進(jìn)行總結(jié)(表1)。

圖3 關(guān)鍵詞時(shí)間軸線變化圖

2.1 植物色彩量化實(shí)踐

目前, 單一顏色植物研究較多, 多以紅色、綠色、 黃色、 白色植物作為研究對(duì)象。 色彩空間以一個(gè)三維的顏色模型存在, 使用一組3 個(gè)、 4個(gè)值或顏色的成份表示色彩在其空間中的位置。植物色彩量化的方法在不斷的探索之中, 國(guó)內(nèi)目前的色彩量化方法主要是運(yùn)用Photoshop、 colorimpact、 imageJ 等軟件通過HSB 等色彩空間進(jìn)行量化, 目前只有2 篇文章對(duì)植物色彩進(jìn)行了量化分析。 張喆[6-7]采用 HSV 色彩空間, 借助FRAGSTATS 和ArcGIS10.3 軟件對(duì)森林色彩斑塊構(gòu)成的空間關(guān)系進(jìn)行計(jì)算, 得出高景觀美景度、高視覺吸引力、 高生理放松度、 高心理舒緩度的森林色彩比例： 此外, 孫亞美[8]也采用HSV 色彩空間對(duì)秋色葉植物進(jìn)行量化, 利用MATLAB 對(duì)秋色葉植物的照片進(jìn)行計(jì)算, 獲取其顏色直方圖,進(jìn)而對(duì)植物色彩進(jìn)行分析。 以上2 篇文獻(xiàn)都是基于HSV 色彩空間進(jìn)行分析。 而Lab 色彩空間也是一個(gè)較好的色彩量化方法[9], García 等[10]在研究中指出將色彩空間轉(zhuǎn)換為HSB 色彩空間或Lab 色彩空間可以有效地量化色彩。

2.2 植物色彩與人體響應(yīng)關(guān)系的相關(guān)研究

植物色彩與人體響應(yīng)的關(guān)系受到國(guó)內(nèi)學(xué)者的高度關(guān)注, 相關(guān)研究從視覺響應(yīng)、 生理響應(yīng)及心理響應(yīng)3 個(gè)方面展開。

2.2.1 植物色彩與人體視覺響應(yīng)關(guān)系

人們通過5 種感官接收來自環(huán)境的信息, 研究表明, 超過70%來自視覺感知[11]。 視覺響應(yīng)往往伴隨著一系列的生理響應(yīng)和心理響應(yīng)。 目前, 眼動(dòng)追蹤技術(shù)快速發(fā)展, 近幾年基于眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)的色彩偏好研究受到廣泛關(guān)注, 興趣區(qū)域內(nèi)的第一注視點(diǎn)、 注視持續(xù)時(shí)間、 回視次數(shù)、 掃視次數(shù)、 注視點(diǎn)數(shù)量、 瞳孔大小等都是學(xué)者們進(jìn)行眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)著重研究的指標(biāo)[12], 而在興趣區(qū)域形成的熱點(diǎn)圖、 眼動(dòng)軌跡圖、 掃描路線圖等能夠直觀反映出最吸引人的成分[13]。 在植物色彩方面, 國(guó)內(nèi)目前在個(gè)體尺度上沒有相關(guān)研究采用眼動(dòng)追蹤技術(shù),但在植物群落方面, 張喆[7]在研究森林色彩特征與視覺關(guān)注規(guī)律的關(guān)系時(shí), 采用注視點(diǎn)數(shù)目、 注視頻率、 平均注視持續(xù)時(shí)間、 眼跳次數(shù)、 眼跳頻率、 平均眼跳幅度、 平均眼跳速度7 個(gè)指標(biāo)表達(dá)森林景觀的吸引力。 一般中等明度色彩為33%～46%, 色彩斑塊較小, 彼此分離且分布較均勻,色彩斑塊多樣性指數(shù)較高, 紅色系較大的森林色彩為高視覺吸引力的森林色彩[7]。

表1 植物色彩與人體響應(yīng)的關(guān)系研究重要文獻(xiàn)

2.2.2 植物色彩與人體生理響應(yīng)關(guān)系

人的生理響應(yīng)主要通過眼睛及大腦來反映。目前植物色彩對(duì)人的生理響應(yīng)研究主要集中于對(duì)人體自主神經(jīng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響。 通過腦電(EEG)、 心率(HR)、 血壓(BP)、 呼吸頻率(RR)、 心電(ECG, R-R 間隔)、 皮膚電導(dǎo)率(GSR/SC) 和指尖脈搏(FP) 等生理指標(biāo)來指示植物色彩對(duì)人的積極影響。 一般來說, 積極的生理反應(yīng)包括收縮壓、 舒張壓、 心率、 指尖脈搏降低, RR 間隔變動(dòng)系數(shù)變大, α 波增加, β 波減少。 大部分研究表明, 冷色系的植物色彩具有使人體趨向放松和平靜的作用。

植物色彩對(duì)自主神經(jīng)系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在人體交感神經(jīng)活動(dòng)和副交感神經(jīng)活動(dòng)的變化以及均衡性。 交感神經(jīng)系統(tǒng)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)血壓、 心率、 脈搏、 皮膚電導(dǎo)率等的過程中發(fā)揮重要作用[14]。 修美玲[15]以收縮壓、 舒張壓和脈搏作為生理指標(biāo), 當(dāng)男性處于綠色環(huán)境中時(shí), 其平均收縮壓、 平均舒張壓和平均動(dòng)脈壓均降低,而女性對(duì)任何色彩環(huán)境的反應(yīng)都沒有顯著差異。王子夢(mèng)秋[16]則以收縮壓、 舒張壓和心率作為生理指標(biāo), 血壓的恢復(fù)作用效果不明顯, 白色、 綠色和黃色植物對(duì)心率的降低均具有顯著作用。 張喆[7]將皮膚電導(dǎo)率、 呼吸頻率和心率3 個(gè)生理指標(biāo)歸為一個(gè)生理綜合指數(shù)PI, PI 指數(shù)變化越大,說明森林色彩圖片使人體更加舒緩放松。 就以上研究來看, 這些生理參數(shù)支持了冷色系的植物色彩如綠色、 藍(lán)色等可以幫助自主神經(jīng)系統(tǒng)放松,副交感神經(jīng)興奮增強(qiáng)從人體生理學(xué)上可以佐證心情放松的程度。 值得注意的是, 有些植物色彩不會(huì)引起強(qiáng)烈的生理反應(yīng), 交感神經(jīng)活動(dòng)和副交感神經(jīng)活動(dòng)的變化幅度不大, 自主神經(jīng)狀態(tài)改變很小, 效果常達(dá)不到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

植物色彩對(duì)人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)為植物色彩對(duì)人體腦電波等生理指標(biāo)的作用。賈雪晴[17]以植物色彩刺激后所呈現(xiàn)的腦電圖分析各種腦波(α 波、 β 波) 活動(dòng)的強(qiáng)度, 客觀評(píng)價(jià)人的情緒變化。 陳燕[18]的研究通過α 波和β 波振幅的差異探討不同花卉色彩對(duì)不同人群的影響,其研究結(jié)果為辦公室、 醫(yī)院和老年人活動(dòng)場(chǎng)所的花卉色彩布置提供一定的指導(dǎo)和建議。 α 波和β波在不同植物色彩中具有顯著差異, 通常高α 波振幅與較低水平的生理喚醒以及清醒放松的感覺有關(guān), 藍(lán)色和綠色使α 波增加, β 波減少, 使人體趨向放松和平靜。

李霞[19]的研究將自主神經(jīng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的指標(biāo)都列入測(cè)量指標(biāo), 選取血壓、 心率、 心電(RR 間隔)、 腦電、 皮膚電導(dǎo)率和指尖脈搏作為生理指標(biāo)的測(cè)量, 在個(gè)體植物和不同顏色植物群落景觀的視覺刺激下, 受試者顯示出積極的生理反應(yīng), 包括收縮壓、 舒張壓、 心率、 指尖脈搏的降低, α 波增加, β 波減少。 自主神經(jīng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)都能較好地指示不同植物色彩的人體響應(yīng)。

自主神經(jīng)系統(tǒng)的指標(biāo)常達(dá)不到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,可嘗試?yán)枚嗤ǖ澜t外光譜(NIRS) 采集的腦血流量(CBF)[20-21]等比較敏感的生理指標(biāo), 以它們作為相關(guān)證據(jù)支持植物色彩在生活環(huán)境中起重要作用。

2.2.3 植物色彩與人體心理響應(yīng)關(guān)系

在色彩與視覺接觸的那一刻, 通常都會(huì)使人引起豐富的聯(lián)想, 顏色豐富的植物更有可能喚起人們心理上的共鳴。 植物色彩的心理響應(yīng)主要有3 種評(píng)價(jià)方式。 一是審美偏好。 審美偏好主要采用美景度評(píng)價(jià)法(SBE)。 美景度評(píng)價(jià)法是通過公眾或?qū)＜覍?duì)景觀打分判斷色彩美景等級(jí)[22-23]。 二是心理聯(lián)想和象征。 色彩的心理聯(lián)想和象征是指從具體到抽象的過程, 即色彩在引起人的視覺的同時(shí)也會(huì)引發(fā)人對(duì)于該色彩相關(guān)的具體事物的聯(lián)想, 進(jìn)而產(chǎn)生特殊的象征意義[24]。 三是心理學(xué)量表。 目前國(guó)內(nèi)有關(guān)植物色彩心理效益方面的研究主要是依托心理學(xué)量表的研究方法, 量化其對(duì)人的積極效應(yīng), 目前采用的量表主要有焦慮狀態(tài)量表(STAI)、 心境狀態(tài)量表(POMS) 和正負(fù)情緒量表(PANAS), 以此對(duì)受測(cè)者的心理響應(yīng)進(jìn)行評(píng)估[7], 焦慮值、 憤怒值、 活力值、 疲勞值、 正向情緒(PA) 和負(fù)向情緒(NA) 等的變化都表現(xiàn)出顯著的色彩差異。 以上3 種評(píng)價(jià)方式用于心理響應(yīng)常有顯著差異, 未來可加入主觀恢復(fù)性評(píng)價(jià)和認(rèn)知水平恢復(fù)的測(cè)量, 語義差異法 (SD法)[25]也常用于評(píng)估植物色彩對(duì)人心理的影響。目前的研究表明, 生理和心理響應(yīng)之間具有良好的一致性, 但是缺乏統(tǒng)計(jì)學(xué)上的意義, 未來可通過相關(guān)分析探討生理和心理響應(yīng)之間的關(guān)系。

3 展望

1) 研究方法。 未來應(yīng)統(tǒng)籌植物色彩對(duì)人體視覺、 生理和心理響應(yīng)的綜合影響, 全面解析植物色彩屬性對(duì)人體視覺、 生理和心理響應(yīng)間的關(guān)系及其相互作用機(jī)制, 可以參照經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論建立植物色彩物理量與視覺、 生理、 心理響應(yīng)之間的回歸模型, 如多重線性回歸、 Logistic 回歸模型。 自變量(植物色彩) 對(duì)因變量(視覺響應(yīng)、生理響應(yīng)、 心理響應(yīng)) 的貢獻(xiàn)程度由回歸中的發(fā)生比率或邊際效應(yīng)來定量解釋。 目前評(píng)價(jià)主體較多是大學(xué)生, 對(duì)一般大眾的研究較少。 此外, 研究較多為小樣本量的實(shí)驗(yàn), 樣本數(shù)量普遍低于100, 可以參照統(tǒng)計(jì)學(xué)理論, 根據(jù)研究范圍計(jì)算抽樣比例[26]。

2) 研究?jī)?nèi)容。 目前對(duì)植物色彩與人體響應(yīng)關(guān)系的研究主要集中于對(duì)植物照片的色彩研究, 單一植物色彩、 單株植物的研究、 以植物器官與個(gè)體尺度和植物群落尺度的研究較多, 從整體植物景觀尺度的相關(guān)研究較少。 近幾年開始有對(duì)森林色彩季相不同與人體響應(yīng)關(guān)系的相關(guān)研究[27], 后續(xù)研究可考慮以更大尺度的整體植物景觀色彩研究為主, 如不同森林類型的對(duì)比等。 此外, 日照變化對(duì)園林植物色彩視覺的定量研究是園林植物色彩視覺質(zhì)量研究的重要組成部分[28], 受日照影響的植物色彩表征對(duì)欣賞者的審美有很大差異,董建文等[23]研究指出“光線” 對(duì)風(fēng)景游憩林美景度的貢獻(xiàn)率達(dá)10.0%。 后續(xù)研究可考慮不同季節(jié)、不同光照水平下的植物景觀色彩對(duì)人體響應(yīng)的影響。

3) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 未來可考慮增加疲勞或壓力任務(wù), 通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是否可以從壓力中獲得恢復(fù)。目前已有兩個(gè)研究采取了跑步和負(fù)向情緒影像作為疲勞壓力任務(wù)[15]。 此外, Necker 立方體模式控制測(cè)試[29], 前向和后向數(shù)字跨度測(cè)試[30], TSST特里爾社會(huì)壓力測(cè)試[31](演講、 口算等) 都是有效的壓力任務(wù)。

4) 研究技術(shù)。 一方面, 虛擬現(xiàn)實(shí)和3D 技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)模擬及建模分析植物景觀色彩的屬性及與人體響應(yīng)的關(guān)系。 如龔鵬等[32]對(duì)照片、動(dòng)畫媒介在城市植物視覺景觀評(píng)估中的替代效應(yīng)進(jìn)行了研究。 徐晶菁[33]以實(shí)景照片、 模擬圖片與動(dòng)畫三者作為視覺刺激材料, 對(duì)兒童、 青年、 中年及老年進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)查, 測(cè)定并分析了3 種植物色彩(白色、 紅色與黃色) 及6 類色彩面積(0,10%, 20%, 30%, 40%與70%) 對(duì)不同社會(huì)類別人群的情緒影響類型與影響程度。 虛擬現(xiàn)實(shí)、3D、 模型等可以擺脫以實(shí)地景觀進(jìn)行調(diào)查出現(xiàn)的不可避免的問題, 可以更有目的性地對(duì)植物色彩進(jìn)行深入研究。 另一方面, 隨著越來越多便攜式儀器的普及, 可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境中腦電、 心電、 肌電、皮電、 皮溫、 呼吸等多項(xiàng)生理指標(biāo)的采集[34]。 隨著這些技術(shù)的發(fā)展, 將邁向多模式結(jié)合, 有利于進(jìn)一步拓展植物色彩與人體響應(yīng)方面的研究。