視嗅感知下校園綠地的恢復性效益研究

周艷慧 王一凡 金荷仙

校園綠地作為大學生與自然接觸的主要場所，包括樹木、灌木、草坪等景觀，可以滿足學生的日常活動和心理需求[1]，更是學生在疫情期間能體驗到的最高程度的綠地暴露[2]。自《健康中國2030規劃綱要》把全民健康工作任務置于首位以來，健康校園建設日益加強。恢復性環境最早在1983年由Kaplan和Talbot提出[3]，定義其為有助于人們更好地降低心理疲勞、緩解消極情緒和生理反應的環境[4]。近年來，關于校園恢復性環境的問題也引起越來越多學者的重視。應君等[5]通過場所依戀和場所滿意度中介變量得出接觸校園綠色空間有利于注意力集中、提高成績；尤達等[6]運用并發放了自評恢復量表(SRRS)來測定學生使用綠地特征與環境恢復性知覺的關系，結果表明前者對后者有顯著影響；Lu等[7]以問卷調查的形式探索了景觀類型和感知要素對注意力恢復的效果，以期滿足學生對健康環境的需求。此外，由于土地資源日益緊張，城市擴張和限制之間的矛盾突顯，因此提高校園綠地恢復性環境尤為重要。

人對外界事物的認知是多感聯合的產物，幾乎無法孤立，在接觸自然的過程中，感官發揮的作用時常引起生理和心理情緒的變化。目前大多數研究基于視覺或聽覺探討人體對景觀的感知反應和恢復性效益，也有從視聽交互的角度揭示景觀變化和景觀評價的相互關系[8]。氣味景觀同樣屬于景觀感知的范疇[9]。Herz指出氣味感知和識別是人類健康的重要因素之一，通過嗅聞某些熟悉的氣味，可以喚起自身美好記憶，從而誘導生理和心理狀態改善，減少壓力[10]。還有不少研究證明了芳香植物可以改善情緒、降低血壓[11-12]。由此可見，氣味對人體健康能發揮一定功效，深化嗅覺與健康方面的研究很有必要。視覺和嗅覺在物體感知方面存在著極強的聯系，Zhao等比較了幾組試驗，發現氣味可以提高對同一景觀的偏好滿意度，且不同氣味類型產生的結果與場景特征有關[13]。但是氣味對景觀視覺感知評價屬性的具體影響至今涉及不足，因此，需要關注視嗅感知協同或疊加作用對景觀評價的影響。

綠視率已被很多研究證實是愉悅和恢復性的重要特征[14]，通常作為環境感知的一大指標。在景觀視覺中，綠視率所占影響比重最大。有研究基于綠視率，發現校園中的聲音在不同綠視率環境下對人的景觀美感度產生截然不同的效應[15]，但嗅覺與綠視率融合下的景觀感知效果尚未可知，還需進一步探討。本研究以綠視率為場地首要劃分標準，同時包含多種綠地空間類型，綜合花香、葉香的氣味類型，探究視嗅耦合作用下人體對校園綠地恢復性效益和感知評價的差異，以期為校園綠地的景觀營建提供借鑒。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 校園綠地視頻

前期通過實地考察及問卷打分篩選，確定了浙江農林大學衣錦和東湖校區共14處場地，包括濱水、建筑、廣場、草坪等空間類型，同時包括一處綠視率為0的建筑群(表1)。2023年5月7—10日上午9：00—11：00、下午14：00—16：00 2個時間段內，用三腳架控制垂直高度1.6m，架上富士X-T30二代相機，水平勻速環繞一圈(360°)拍攝全景視頻，后期再用剪映調節視頻時長為55s，每段視頻分別于第1、19、37、55s截取畫面(4個方位)，利用Photoshop直方圖計算平均綠視率，劃分為高(60%～85%)、中(35%～60%)、低(10%～35%)3個等級，并將不同綠視率在視頻中的順序隨機分布，2段視頻之間存在30s黑屏時間，總共制作3組。

表1 試驗場景特征匯總

1.1.2 嗅覺材料

挑選浙江農林大學校園內常用的花香和葉香植物素材。前人已證實梔子花可舒緩情緒[16]，雪松葉可改善血氧飽和度、血壓等生理指標[17]，因此本研究以梔子花(Gardenia jasminoides)作為花香代表，試驗時將鮮切花置于水培容器中；以雪松(Cedrus deodara)作為葉香代表，置于不透明容器內，枝葉用剪刀剪碎，以增加氣味擴散濃度和速率。以上嗅覺材料可在獲取視覺刺激的季節散發氣味。

1.2 試驗受試者

本次試驗共招募90名大學生受試者，男性占比41%，女性占比59%，包括風景園林相關專業和非相關專業人群，比例為2:1，要求嗅覺正常、不對花粉過敏、色彩辨識正常、無重大疾病，且試驗當天盡量不飲用酒、茶、咖啡等刺激物，以免引起大腦皮層興奮，造成結果誤差。

1.3 試驗流程

將受試者平均分為3組(花香、葉香、無香)，每組30人，為模擬自然光線下綠地的恢復性效益，于2023年5月21日—6月3日8：30—11：30、13：30—17：00在浙江農林大學三號學院樓506教室展開試驗，室溫恒定為26℃。試驗前受試者瀏覽知情同意書、佩戴EMOTIV Epoc+無線便攜式腦電儀，靜坐于屏幕正前方1.5m處，試驗具體操作流程如下(圖1)。1)施壓：做3min計算題和英語翻譯；2)前測：用血壓計測量收縮壓、舒張壓、心率，填寫POMS量表記錄當時心境狀態，完成舒爾特方格測試；3)觀看視頻：邊嗅聞(或無嗅聞)邊觀看顯示器(1920×1080像素)播放的整段視頻，期間每一小段視頻結束后綜合氣味和環境，30s內進行SD語義量表評分；4)試驗結束：再次測量血壓、心率，填寫POMS量表，做舒爾特方格測試，最后進行半結構訪談，詢問視嗅過程的感受。

圖1 試驗操作流程示意

1.4 試驗指標

1.4.1 血壓、心率、注意力

用歐姆龍上臂式血壓計測量收縮壓(SDP)、舒張壓(DBP)、心率(HR)，直觀反映人體因外界刺激引起的生理信息，每人試驗前后均測2次，計算平均值。舒爾特方格(5×5)是評估注意力水平的一種有效方式，廣泛應用于大學生注意力提升的研究中，本試驗要求受試者在顏色不同的方格中順次找到阿拉伯數字1～25。

1.4.2 腦電波

借助設備EMOTIV Epoc+無線便攜式腦電儀(采樣率128Hz)進行測量，其包含14個通道(AF3、AF4、F7、F8、F3、F4、FC5、FC6、T7、T8、P7、P8、O1、O2)，且覆蓋額葉、顳葉、頂葉和枕葉4個區域，可得出θ(4～8Hz)、α(8～12Hz)、β(12～30Hz)、SMR和γ波5個波段的結果。本研究挑選α與β波的比值及θ波作為試驗指標。α波升高說明人體會感到更加輕松愉悅，高頻β波反映人體是否處于機警狀態，因此，α/β通常用來表示精神的放松與警覺情況[18]，α/β值越大，表明壓力水平越低[19]。θ波上升有利于創造力、想象力的增加，θ波下降則表明注意力集中。

1.4.3 POMS量表

POMS量表是測量個體心境狀態的可靠工具，包含7個情緒因子(緊張、憤怒、疲勞、抑郁、慌亂、精力、自尊感)，試驗可根據總體情緒紊亂值(TMD)判斷情緒變化趨勢。TMD值等于5個消極情緒因子得分之和減去2個積極情緒因子得分之和加上100[20]。TMD值越低，說明情緒狀態越好。

1.4.4 SD景觀感知量表

SD法(語義差異分析法)能有效得出人對外界環境的主觀感受定量化數據[21]，本研究通過閱讀文獻，篩選出常用的評價項目和形容詞對，并結合校園綠地特征，制定了兩大評價維度：環境感知和心理感知，分別為環境要素、綠量感、自然感、協調性、舒適度、場地吸引、意境感、氛圍感和有趣度，采用7級評價指標對9個感知評價因子進行-3～3的賦值打分(表2)，對其評分結果進行信度分析，得出不同氣味組的Cronbach'sα分別為0.919、0.914、0.905(＞0.9)，說明整體信度良好。

表2 SD景觀感知量表評分

1.5 數據分析

利用軟件Emotiv PRO導出原始edf.數據，采用MATLAB-Eeglab對數據進行處理，拆分施壓時段和視頻時段，利用Pwelch求得腦波的功率譜密度(PSD)，計算每個視頻段α、β和θ信號所有通道的平均值。運用Excel和SPSS 26.0對數據進行統計分析，包括配對T檢驗、Mann-Whitney U秩和檢驗、協方差(ANCOVA)檢驗、重復測量方差分析和雙變量相關性分析，并使用GraphPad Prism 8.0.2作圖。

2 結果與分析

2.1 嗅聞前后生理、心理指標變化

2.1.1 生理指標

對不同組嗅聞前后生理指標變化進行配對T檢驗，如圖2所示：受試者嗅聞梔子花香后，收縮壓和舒張壓均顯著下降(P＜0.01)，分別平均下降2.97和2.40mmHg；嗅聞雪松葉香后，收縮壓顯著下降3.23mmHg(P＜0.01)，而舒張壓的變化不明顯；在無香的條件下受試者收縮壓顯著下降4.52mmHg(P＜0.05)，舒張壓顯著下降2.17mmHg(P＜0.01)。與無香的情況相比，梔子花香、雪松葉香均有利于降低人體心率并提高注意力，下降值分別為3.15bmp(P＜0.01)和2.82bmp(P＜0.05)。舒爾特測試用時減少程度為葉香(8.27s)＞花香(6.50s)，二者均呈極顯著(P＜0.01)變化趨勢。協方差分析結果顯示(表3)：3組間注意力變化的差異具有統計學意義(P＜0.05)，且雪松葉香和無香之間差異更為顯著。

表3 不同氣味組生理指標的協方差分析

圖2 嗅聞前后血壓、心率、注意力變化[error bar選取標準差(SD)，ns P＞0.05表示差異不顯著，＊P＜0.05表示在0.05水平差異顯著，＊＊P＜0.01表示在0.01水平差異顯著]

2.1.2 心理指標

通過Mann-Whitney U檢驗對比試驗前后TMD值和情緒因子的差異：嗅聞梔子花香、雪松葉香及在無香的情況下，TMD值均顯著下降(P＜0.01)，前后差值分別為27.67、19.40和16.47，其中梔子花香的改善幅度最佳，其次是雪松葉香。梔子花香能顯著改善(P＜0.01)人體的所有5種消極情緒，使精力值極顯著升高5.43分(P＜0.01)，自尊感上升1.87分(P=0.052＞0.05)。有雪松葉香時，自尊感、精力值的增加比無香條件下分別增加2.73、0.70，但這2個因子的變化皆不顯著(P＞0.05)。協方差分析結果表明：有香與無香的情況對比，緊張、抑郁、慌亂和憤怒情緒的變化存在顯著差異(P＜0.01)；在緩解疲勞方面，梔子花香與雪松葉香及無香組之間差異顯著(P＜0.05)；在提高精力方面，梔子花香和雪松葉香有顯著差異(P＜0.05)。

2.2 不同綠視率下的腦電波差異

用重復測量方差分析比較施壓前后氣味類型在不同綠視率下的腦電波變化，如表4所示：與施壓階段相比，無香時，隨著綠視率增加，α/β值逐漸提高，說明精神放松效果與綠視率相關，低綠視率時α/β值上升0.071，中綠視率時上升0.079，高綠視率時則顯著上升0.123(P＜0.05)；嗅聞雪松葉香時，α/β值總體變化趨勢與無香一致，中綠視率時α/β值顯著上升0.129(P＜0.05)，高綠視率時α/β值顯著上升0.157(P＜0.01)。然而在嗅聞梔子花香時，花香對不同綠視率組壓力減少的幅度為高綠視率＞低綠視率＞中綠視率，且全部變化顯著(P＜0.05)。嗅聞所有氣味類型施壓前后θ波的變化值不具有統計學意義(P＞0.05)，但從變化趨勢分析，梔子花香組θ波從低到高綠視率分別下降0.031、0.309和1.178；雪松葉香組只有在中綠視率環境下θ波降低，在其他綠視率環境上升；無香時θ波均上升，隨綠視率升高θ差值加大。

表4 氣味類型在不同綠視率下的α/β、θ值施壓前后變化

施壓前后相比，在低綠視率的環境下，只有梔子花香能極顯著地提高綠地的減壓效益，相比無香，梔子花香和雪松葉香都能對中綠視率校園綠地產生顯著降壓效果(P＜0.05)；高綠視率的校園綠地無論場地內是否存在氣味，都能顯著讓人體放松，并在有花香、葉香時更為明顯。校園綠地中有花香能一定程度提高人的注意力；中綠視率環境中存在葉香也能在一定程度上使人的思維集中。

2.3 不同氣味SD景觀感知評分統計

通過計算受試者對所有場景環境感知和心理感知維度評價的平均值可得出(圖3)：不同氣味環境下，每一評價項目分值均集中在0.5～1.5分，大致排序為梔子花香＞雪松葉香＞無香，由此得出，氣味的介入對校園綠地場景的評價有提升作用。分析在不同氣味組中對不同綠視率校園綠地的各指標評分可得出(圖4)：3組場景中，綠視率為0%時各評價因子得分均為負值；綠視率大于35%時各評價因子均為正值，其中綠量感、舒適度和氛圍感的評價較高；花香組9類因子評價得分穩定在1分以上，且花香組綠視率在60%～85%時場景的各個評價項目得分最高，都大于1.7分。相較于花香、葉香，在無香環境中，88%綠視率的校園綠地的協調性、舒適度、場地吸引力、意境感和有趣度評分較低。

圖3 氣味對場景語義評價得分結果

圖4 氣味、綠視率景觀語義評價得分結果

依據受試者的景觀感知均值與氣味類型進行雙因素相關性分析，結果如表5所示：氣味類型和場地評價指標存在顯著關系(P＜0.05)，其中自然感(人工的-自然的)、氛圍感(喧鬧的-安靜的)、有趣度(乏味的-有趣的)與氣味呈顯著相關(P＜0.05)，相關系數分別為0.212、0.256、0.204，其他場地評價維度均值與氣味類型相關性不顯著(P＞0.05)。

表5 氣味與景觀感知的相關性分析

3 結論與討論

3.1 嗅、視嗅對生理、心理指標的影響

通過嗅聞前后生理、心理指標數據發現，與無香組相比，有香組可明顯改善血壓、心率，集中注意力，同時降低多種消極情緒因子。在校園綠地環境中，視嗅多感官交互比單一視覺產生的恢復性效益更強，多感官結合具有潛在的效應機制，為促進恢復提供了機會[22]。本試驗中視嗅共同作用增強了對自然的主觀體驗，這與Hedblom等[23]在其虛擬試驗中分析得出嗅覺刺激可能比視覺刺激更有利于壓力減輕的結論一致。此外，梔子花香和雪松葉香對生理、心理指標改變幅度不一致，其中，梔子花香更能降低血壓和心率、緩解焦慮、提高積極情緒值，說明不同氣味類型產生的恢復性效益存在差異。此前有學者探討過梔子花[24]和雪松葉[17]揮發物成分及其香氣對人體身心健康產生的影響，與本研究得出的積極效益相符；還有許多試驗以不同芳香植物材料為嗅覺媒介，得出的結論均有差異，這很大程度上與植物自身揮發性成分有關[16，25]。

3.2 氣味在不同綠視率下的恢復性差異

結果顯示：θ波在花香、葉香、無香及視覺刺激下均無顯著性變化。梔子花香在任何一種綠視率等級的環境中α/β值均顯著增加，說明無論人處在何種綠視率的校園環境中，聞到梔子花香都能降低壓力。在綠視率達到35%～85%的環境下聞到雪松葉香可顯著提高α/β值，有利于緩解精神緊繃狀態，這可能與氣味和環境的適配度相關。已有研究表明，氣味與場景內容是否具有一致性會對環境感知的整體愉悅度造成影響，再進一步映射到景觀偏好[26-28]。在低綠視率環境中聞到雪松葉香對精神放松的效果不顯著，可能是因為視嗅協調程度不太高，導致喜好度較低，健康效益也不明顯[29]。相關研究證實，由于桂花和麝香百合常與植被茂密的視覺景觀關聯，它們的氣味對環境感知偏好的影響與木本植物覆蓋面積呈正相關[13]；郝柯宇等[15]則從視聽角度指出，聽覺類型與綠視率環境相匹配才有積極效應，本研究結論與其具有相似性。

3.3 氣味對視覺感知的影響

隨著梔子花香、雪松葉香的介入，人體對環境各個評價項目的分值都比無香環境有所提高。3組試驗中，綠視率為88%的環境的協調性、舒適度、吸引力和有趣度都比中綠視率(35%～60%)和高綠視率(60%～85%)環境的得分低，其中梔子花香組得分最高，可見氣味可以改變人群對場地的評價，綠視率越高反而會降低個體對環境的滿意度[30]，這可能受到空間開敞度、植物搭配等其他因素的影響。本研究顯示，場地自然感、氛圍感、有趣度與氣味類型顯著相關，這說明與校園綠地相關的嗅覺刺激有助于提高環境的感知，而不同性質的氣味會使人對景觀滿意度的評價產生差異[31]。

3.4 校園綠地營造建議

人們感知環境是多個知覺共同作用的結果[32]，營造綠地空間需遵循多元化原則，將五感的體驗融入自然。綜合本研究結論，提出以下建議：1)在校園綠地中可充分利用芳香植物具有的健康效益，并與豐富的植物群落組合，構建視覺和嗅覺雙重體驗環境；2)注重環境與氣味的和諧度，在綠視率較高的校園綠地中可種植釋放花香或葉香的植物，而在教學樓、田徑場等綠視率較低的環境中，宜增加梔子類等小型富含濃郁花香的植物，雪松體量大，種植于綠視率低的環境中會顯得過于突兀，因此適合做背景；3)單調、缺乏趣味的校園綠地空間可以考慮加入適量芳香植物，四時飄香，有利于提高景觀質量，增強場地吸引力。

4 結語

本試驗結果已證明視嗅交互的影響，但是涉及的氣味類型還不夠全面，未來可再細分環境綠視率，融入更多氣味，深入探討二者之間的關系。此外，可借助更沉浸式、精確、先進的儀器設備進行研究，提高結果準確率。還可針對城市綠地、鄉村綠地等更多綠地類型展開視嗅恢復性效益研究，不只局限于校園綠地的主體使用人群大學生，更應考慮覆蓋更廣的人口學范疇。

注：文中圖片均由作者繪制。