基于自然实验的城市绿道对居民中高强度体力活动的影响研究

谢波 伍蕾 王兰

当前，体力活动缺乏已成为威胁人类健康的主要因素之一，增加了心血管疾病、代谢性疾病等非传染性疾病的高患病风险[1]。公共卫生领域的研究表明，保持一定强度的体力活动能够显著降低非传染性疾病的患病风险[2]和20%～35%的相对死亡风险[3]。为此，世界卫生组织（World Health Organization, WHO）推荐每人每天至少进行20 min的中等强度或高强度体力活动。然而，全球约有31.1%的成年人未达到该标准[4]。近年来，中国城乡人口每周的体力活动水平下降了32%[5]，成年人中仅有66.3%达到WHO推荐的最低标准，且城市居民仅有21.8%达到该标准[6]。快速城镇化带来的城市无序蔓延、交通拥堵、职居分离与绿色空间缺乏等一系列建成环境恶化问题，是导致中国居民体力活动水平下降的主要原因[7-9]。绿色空间作为城市建成环境中服务于人类健康和自然环境的重要组成部分，为城市居民提供了安全、方便且具有吸引力的休闲娱乐场所，对于改善居民体力活动水平并降低非传染性疾病风险具有重要作用[10]。

当前，绿色空间已经成为建成环境干预居民体力活动的重要措施。绿色空间干预对居民体力活动的影响，不仅与绿色空间本身密切相关，还受到居民的个体特征、主观感知，可达性以及邻里环境等因素的影响。就个体特征而言，高收入、高教育水平的男性更倾向于使用绿色空间增加体力活动[11]；随着年龄增长，居民使用绿色空间进行体力活动的水平逐渐下降[12]。就主观感知而言，居民对绿色空间不满意会导致体力活动的下降[13]。就绿色空间可达性而言[14]，可达性越好，居民更易达到推荐的体力活动水平，从而不易导致超重和肥胖[15]。邻里环境特征包括社会环境和建成环境2方面：1）社会环境方面，一定的社会支持、家人陪伴对促进绿色空间使用和增加体力活动有益[16]，而社会隔离会导致体力活动水平下降[17]；2）邻里建成环境方面，高密度、土地利用多样性高、公交可达性和目的地可达性较好的街区有利于步行和自行车等主动交通方式出行[18]，不仅增加了居民休闲性体力活动（步行、骑行等）[19-20]，而且更易达到推荐的中高强度体力活动水平[21]。

绿道作为一种“沿着河滨、溪谷、山脊、风景带等自然道路和人工廊道建立，供行人和骑行者进入的一种线型绿色空间”[22]，不仅能够增加附近居民的体力活动，还具有持续的公共健康效应[23]。近年来，建设绿道已成为广泛采取的建成环境干预居民体力活动和健康的措施[24]。尽管如此，绿道干预对居民体力活动的影响仍存在研究结果不一致的问题。一部分研究认为绿道不仅能够提高使用者的整体体力活动水平[25]，还能够显著增加使用者的休闲性体力活动和中高强度体力活动[26]。其中，一项纵向研究结果表明，绿道干预存在剂量效应，即随着距离的增加，绿道干预对居民体力活动的影响呈下降趋势[27]。然而，部分研究发现绿道干预并未促使居民整体体力活动或中高强度体力活动的显著增加[28]，主要原因在于绿道干预的时间有限，无法提升周边居民体力活动水平[29]。

现有绿色空间干预居民体力活动的研究大多集中在西方发达国家[30-31]，在中国较少采用纵向研究设计探讨绿色空间干预与居民体力活动的因果关系[8]：1）中国正开展的大规模绿色空间建设是否能够带来健康效应需要进一步开展实证研究；2）该方面研究较少控制邻里环境因素，忽视了邻里环境的异质性对绿道干预居民体力活动的调节作用[32]；3）绿道对居民体力活动影响的剂量效应尚不明确，导致研究结果对绿道规划的支撑不足。因此，本研究以中国城市中心规模最大的绿道——武汉东湖绿道为例，基于3年（2016—2019年）的问卷跟踪调查数据，创新性地运用自然实验方法和混合效应的logistics回归模型，在控制邻里环境因素的基础上，探讨城市绿道干预对居民中高强度体力活动的影响及其剂量效应，以期完善城市绿色空间与居民体力活动关系的理论框架，并进一步深化自然实验方法在绿色空间研究中的应用。

1 研究方法与数据

本研究采用自然实验的方法探究绿道干预对居民体力活动的影响。自然实验是指一些事件和现象不受人为控制，但具备随机控制实验的某些特征，使得研究者能够运用类似于随机实验进行研究的方法[33]，可以客观解释事物发展的规律，因而具有较高的真实性。具体而言，当某一不受人为控制的事件或现象发生后，实验对象（个体、企业或城市等）所面临的环境会发生改变，通过将实验对象随机设置为实验组（受事件影响）和对照组（不受事件影响），比较2组对象在某一方面的差异，探究环境变化与实验对象某一方面的因果关系。绿道的建设可以作为一项自然发生的且不受研究人员控制的建成环境干预措施，在此基础上，将绿道附近和远离绿道而居的居民分别设置为实验组和对照组，通过对比2组居民的体力活动水平在绿道建成前后的变化，判断绿道干预与居民体力活动之间的因果关系，并以此探索建成环境干预措施对居民健康状况和行为的影响[34-35]。

本研究团队于2016年4—6月（绿道建成开放前）和2019年4—6月（绿道建成开放后）在武汉市开展了城市绿道周边居民的体力活动和健康效应调查。2016年发放问卷2 331份，2019年进行跟踪调查，共收回有效问卷1 020份，问卷答复率为43.8%。采取以下方法进行样本数据采集：1）选择东湖绿道的3个主要出入口——一棵树、梨园和森林公园（图1）；2）由于东湖绿道是一条规划服务半径为4～5 km的城市级绿道[36]，故本研究使用ArcGIS 10.2对其3个主要出入口开展基于道路网络1～5 km的缓冲区分析，并在每个缓冲区内依据房价选择高、低收入居住小区各2个，共抽样选取52个居住小区；3）通过分层抽样的方法选取个体参与问卷调查，即0～1 km范 围内抽取431份，1～2 km抽取335份，2～5 km抽取254份。

1 东湖绿道主要出入口及小区选点The main entrances of East Lake Greenway and sampled neighborhoods

依据抽样居住小区到东湖绿道入口的路网距离，使用5个距离阈值（0～1、1～2、2～3、3～4和4～5 km）衡量绿道的暴露情况。根据国内外绿道相关研究（即不同规模的绿道其影响范围从0.5～2 km不等[26-27,37]），确定了本次自然实验中的实验组和对照组[38]。东湖绿道作为城市级绿道，其规模更大、环境品质更优、空间类型更加多样。因此，本研究将2 km作为东湖绿道的影响范围，进而确定0～2 km内的居民为实验组，2～5 km内的居民为对照组。

为了测度居民体力活动水平，采取国际体力活动问卷（IPAQ-SF）进行调查[39]。要求参与者以自我报告的形式回忆7 d持续性的高强度体力活动、中等强度体力活动，步行时间超过10 min的天数，平均每次运动的时间和每天静坐的时间[40]。其中，中高强度体力活动（moderate-to-vigorous physical activity, MVPA）是评估居民健康的重要因素[41]。因此，将中高强度体力活动达到20 min/d（140 min/周）作为本研究的因变量。此外，个体特征、绿道使用、可达性、主观感知、社会凝聚力[42]以及邻里环境等要素作为本研究的控制变量（表1）。

表1 变量类别及定义Tab. 1 Classification and definition of variables

由于MVPA在2016年（建成开放前）和2019年（建成开放后）2个时间点的数据均不符合正态分布，需要采用Pearson卡方检验，判断2个时间点的居民体力活动数据是否存在显著差异。此外，传统的logistics回归无法判断绿道暴露对参与者体力活动的影响在不同时间点的差异性。因此，本研究采用交互作用项（绿道暴露×时间）进行混合效应的logistics回归方法，评估绿道干预对居民中高强度体力活动变化的影响及剂量效应。

2 城市绿道干预对居民体力活动的影响

2.1 描述性分析

1）个体特征方面，实验组男性占样本总量的44.39%，略少于女性；实验组参与者的平均年龄约为50岁，对照组约为53岁；实验组49.48%的参与者为大学及以上学历，略低于对照组（52.46%）；实验组超过一半（58.62%）的参与者有工作，略高于对照组（47.54%）；同时，实验组和对照组均有超过80%的参与者已婚，且家庭结构以核心家庭为主；实验组的家庭年收入为20.38万元，略高于对照组（19.78万元）。对于参与者的健康状况，实验组和对照组差别较小。对于交通方式，实验组71.54%的参与者采取步行或骑自行车的交通方式前往绿道，对照组仅为28.74%；另一方面，对照组乘坐公共交通或小汽车前往绿道的交通方式分别占总量的20.47%和21.72%，实验组仅为3.39%和9.27%。

2）绿道使用方面，实验组超过50%的参与者使用绿道的频率为高频（即每周至少使用绿道1次），而对照组仅有18.11%。实验组每周使用绿道的平均时间为215.45 min，明显高于对照组（144.52 min）。

3）可达性方面，实验组前往绿道途中花费的时间平均为15.02 min，略少于对照组（17.23 min）；另一方面，实验组参与者居住地与绿道之间的平均距离为1 085.95 m，对照组为3 223.23 m。

4）主观感知方面，实验组和对照组差异较小，与对照组相比，实验组对绿道的生态环境、设施等方面的满意度较高。

5）邻里环境方面，实验组的居住小区平均人口密度（217.84人/km2）明显高于对照组（150.63人/km2）；实验组的公交站点密度为2.98个/km2，略高于对照组（1.69个/km2）；实验组公园密度为0.46个/km2，远高于对照组（0.03个/km2）。除此之外，其他邻里环境变量差异较小。

2.2 绿道干预下居民体力活动的变化

Pearson卡方检验的结果表明，实验组和对照组居民的MVPA在绿道建成前后存在显著差异（表2）。绿道建成开放之后，距离绿道0～5 km范围内全样本居民的MVPA显著上升（P＜0.001）。同时，实验组和对照组居民的MVPA在绿道建成前后均存在显著差异（P＜0.001）。

表2 居民体力活动水平在绿道建成开放前后的差异性检验Tab. 2 The difference tests of residents’ MVPA at the baseline and follow-up periods

体力活动方面，实验组平均每周的MVPA时间为657.17 min，绿道建成开放后，参与者平均每周的MVPA时间为719.88 min，增长了9.54%；MVPA达到每周140 min的人数从80.81%增长到85.64%。对照组平均每周的MVPA时间从668.52 min增长到675.02 min，增长幅度较小（0.97%）；MVPA达到140 min/周的人数从85.83%增长到86.22%。与对照组相比，实验组的增长幅度更大。

2.3 城市绿道对居民体力活动影响的剂量关系

对中高强度体力活动的混合效应logistics模型结果进行分析（表3）。东湖绿道建成开放后，参与者MVPA达到140 min/周的概率增加了35.2%［1.352；95%CI=（0.781，2.337）］。在控制变量中，参与者的年龄、职业、婚姻状况以及邻里环境的人口密度和公园密度对体力活动具有正向作用。根据MVPA的剂量效应来看，MVPA整体呈现出随距离的增加而降低的趋势（图2）。东湖绿道建成开放后，观察到最大的效应值在1 km（1.306；95%CI=0.814，2.096），距离东湖绿道入口3 km和4 km的参与者效应值最低，为0.732［95%CI=（0.313，1.710）］和0.732［95%CI=（0.308，1.741）］，即绿道干预对促进居民中高强度体力活动的影响范围在1 km以内。

表3 混合效应logistics回归模型Tab. 3 Mixed effects logistics regression model

2 MVPA的距离衰减效应The distance-decay effect of MVPA

3 结论与讨论

本研究基于2016—2019年武汉市东湖绿道周边居民的体力活动和健康效应调查，运用混合效应的logistics模型分析了城市绿道干预对居民中高强度体力活动的影响及其剂量效应，得出以下主要结论。

1）城市绿道的建设促进了达到健康标准的中高强度体力活动水平的提升，有助于降低居民患慢性疾病的风险。

2）绿道干预对居民中高强度体力活动的影响存在距离衰减效应，距离绿道1 km范围内居民中高强度体力活动增加的效果更显著，中高强度体力活动达到140 min/周的概率增加了35.2%。

3）控制变量中，年龄、婚姻状况、职业、健康状况以及绿道使用时间等因素对居民中高强度体力活动具有正向影响。此外，邻里环境中的公交站点密度和公园密度对中高强度体力活动具有显著的正向作用；而周边小区的土地利用混合度与中高强度体力活动负相关。原因在于周边小区的土地利用混合度高，可能增加居民以步行为主的交通型体力活动，在绿道开展的中高强度体力活动可能降低，从而减少居民整体的中高强度体力活动。

研究结果发现，一方面，城市绿道干预对居民中高强度体力活动的促进作用随着距离的增加逐渐减弱，反映了绿色空间的可达性在促进居民体力活动方面发挥了重要作用[37]。随着距离的增加，绿色空间的使用频率降低[43]，导致居民使用绿色空间开展体力活动的概率随之降低；另一方面，考虑到绿色空间存在空间溢出或外部效应，距离过远可能使得居民选择临近的社区公园、城市公园等其他绿色空间[44]，导致绿道干预效应降低。本研究也发现绿道的干预效应发生在一定的空间范围，即居住在绿道1 km范围内的居民，中高强度体力活动水平的提升十分显著[45]，该结论与部分西方国家的绿道研究结果一致[46]。中国正开展的15 min生活圈规划提出，1～1.5 km（15 min步行时间）是居民使用公共设施与绿色空间的适宜范围[47]。因此，距离绿道1 km范围的居民使用绿道并开展体力活动的频率更高。此外，由于绿道周边的居住小区普遍房价较高、居住条件较好，该范围的小区居民可能拥有更好的健康状况和生活质量[48]，能够更好地使用绿色空间并开展有益于身体健康的体力活动。在控制变量中，就居民的个体特征而言，年龄较大的成年人相比于年轻人更倾向于在绿道上进行锻炼，而且对于遭受健康风险的中、老年人，绿道具有重要的健康效益；此外，受教育程度较高、年收入高且健康状况良好的居民使用绿道的频率更高[49]，因而更有可能通过使用绿道促进体力活动水平的提升。对于邻里环境而言，居住地周边公交站点数量越多，公共交通可达性越好，更利于促进居民的积极出行并使用绿色空间进行体力活动；同时，当居住地周围拥有更多的公园能够促进居民形成良好的绿色空间使用习惯，其体力活动水平更高[50]。然而，周边小区的土地利用混合度与中高强度体力活动呈负相关，原因可能在于：在土地利用混合度高的中心城区，居民以步行为主的交通型体力活动增加，而在绿道开展的休闲型体力活动与中高强度体力活动降低，因此，居民整体的中高强度体力活动减少。

综上所述，探究城市绿道与居民体力活动的因果关系，意义在于从体力活动视角揭示了中国快速城镇化背景下绿色空间干预居民健康的重要作用，为提高居民体力活动水平并降低日益严峻的慢性疾病风险提供了理论依据。为了促进居民使用绿道并改善健康状况，不仅需要关注绿道环境的优化，也需要改善绿道周边的邻里环境。一方面，在建设绿道时，应优先考虑绿道与居民区的邻近性，通过优化绿道出入口和公共交通设施布局，提高城市绿道的交通可达性以提升其服务范围，同时弥补因空间可达性不均等造成的绿道公共性缺失的问题[51]；另一方面，需要完善绿道使用者居住地周边的邻里建成环境。充分利用多种类型的绿地空间，增加绿道与周边公园、绿地和其他设施（医院、学校等）的街道连通性，规划和建设支持多种类型体力活动、服务于不同年龄段人群的绿道网络，形成完善的城市绿地系统，促进居民之间的社交互动[52]，进而增加绿道的使用和改善居民健康。此外，通过适度的开发提高周边邻里的公共交通网络密度，提高居民绿道使用频率，对于提升居民体力活动水平具有重要作用。

本研究也存在一定的局限性。首先，本研究对大型城市绿道健康效益的研究侧重于从体力活动的视角进行考察，但由于数据的限制，未能从详细的体力活动类别进行分析；其次，由于体力活动测度均为自评数据，不如直接测量准确[53]，存在回忆偏差、统计不准确等问题，将在后续的研究中加以改进。

图表来源(Sources of Figures and Tables)：

文中图表均由作者绘制。