森林步道对游人身心健康影响研究——以福山郊野公园步道和鼓山风景区步道为例

赖鹏程，李承康，彭兆翔，郑涵青，黄启堂

（福建农林大学·园林学院，福建 福州 350002）

近年来随着城市化的快速发展，城市的数量、规模不断增大，自然环境的恶化，导致城市用地的扩张和森林面积的减少，给城市居民健康带来了巨大挑战[1]。而伴随着经济的发展和生活水平的提高，人们越来越向往自然，对于休闲游玩、健身锻炼的需求越来越大，促使森林旅游、自然体验等娱乐项目日益增长[2]。已有大量研究证实森林环境不仅对维持和恢复人们的身体机能具有正向作用，同时也能改善心理健康[3-4]。在此背景下，越来越多的人选择到森林公园中去感受自然、亲近自然，以获取身心健康和情绪等方面的改善。由此，森林步道应运而生，成为人们观赏自然、休闲游玩的场所。

现阶段，关于森林步道的研究主要集中在森林步道的选线优化[5-6]、规划设计[7]、个体环境偏好[8]、游客综合评价[9]等方面，推动了森林步道的进一步建设和发展。游客是森林步道的使用主体，其主观感受和客观体验反映了其在游览步道时的身心状态，为森林步道的品质提升提供数据支撑，有助于建设更加合理、适宜的森林步道。而当前针对不同景观特征和空间类型森林步道对游客的身心体验却鲜有报道。本研究选取福州市具有代表性的森林步道为研究对象，探究不同景观特征和空间类型森林步道对游人心理和生理感知的差异，以期为今后森林步道的建设提供数据参考。

1 研究地概况

本研究选取福州的福山郊野公园步道和鼓山风景区步道作为主要研究区域。福山郊野公园步道总长约20 km，以保护原生态自然植被、展现山林乡野风貌为主旨，服务群众的休闲游憩体验为核心，集生态便民、健身休闲和共建共享为一体。鼓山步道位于鼓山风景名胜区内，总长约2.5 km，海拔上升约800 m，沿途可欣赏到人文历史景观和自然山体风貌，具有独特的历史文化价值、环境价值和游憩价值等，吸引众多游客前来休闲游玩、健身锻炼。这两个步道充分体现了福州城区森林步道的建设水平，且具有较多使用者，具有较强的代表性。

2 研究方法

2.1 空间样本选取

研究小组于2020年11 月，在福山郊野公园步道和鼓山风景区步道进行调研，选取正光横向取景，视线高度保持在1.70 m，进行现场拍照。为避免过多环境因素对各空间类型的被试体验造成影响，故在选取样本空间时尽量选择空间视觉主体面积占画面50%以上，且画面中环境内容较为单纯的照片，最终共收集到300 余张景观照片初步样本供实验筛选。同时由于人的视距不同，所得到的生理感知也不同，此次实验照片分为近景和远景两种视距拍摄。在同一视距中选取绿视率有明显差别的低中高3个层次的照片，每个层次分别为3 张照片，避免被试者重复观看同一张图片时引发视觉审美疲劳。两种森林步道照片组共有森近低（森林近景低绿视率）1-3、森近中1-3、森近高1-3、森远低1-3、森远中1-3、森远高1-3等 18 张照片（表 1）。

表1 森林步道空间样本图片及相关描述Tab. 1 Sample image of forest trail space related descriptions

2.2 被试选取

本研究通过网络招募和海报招募生活压力较大、情绪起伏较为明显并能够配合研究小组完成生理测量和主观感受测评的群体参与实验。共招募45名志愿者，志愿者年龄范围大多在20～40 岁，平均年龄27.5 岁。

2.3 问卷设计

实验中主观评价问卷设计主要组成包括3个部分。第一部分为样本背景资料，内容包括年龄、性别、学历、专业；第二部分为景观特征评价，包含绿视率、自然程度、物种丰富度、喜好度共4个维度；第三部分为使用者的恢复性感知评价，以Kaplan[10-11]等人提出的“远离”、“延展”、“迷人”和“相容”四类恢复性环境特征评价维度，同时参考国内相关研究的量表设计，采用“放松紧绷心情”、“使人印象深刻”、“被有趣事物吸引住”以及“感到自得其乐”这4种描述来进行感受的释义。问卷采用语义分析法设计量表，并用简洁语言表达，每个题项均采用李克特7 级量表(1＝“非常不同意”～7 ＝“非常同意”)。

2.4 测量指标

2.4.1 心率变异性

心率变异性（HRV）是指心电图上一个RR 区间的变化情况，反映出自主神经系统的调节活动，是衡量人应激水平的可靠指标，也是预测情感认知变化的有效指标[12]。心率变异性反映个体在某时刻情绪波动。已有研究表明个体随着疲劳程度增加，急躁情绪产生，心率均值上升；若个体心情放松，则心率均值稳定于被试正常精神状态心率均值之下[13]。因此本研究选取心率变异性作为表征被试者疲劳的心电指标。

2.4.2 皮肤电信号

皮肤电信号 (EDA) 是指皮肤表层的汗腺活动强度，它会导致皮肤的电特性持续变化[14]。相关研究表明人体清醒时皮肤电信号均值较大，当情绪急躁时均值显著上升。中枢神经和交感神经在人体清醒时处于活跃状态，因此控制的汗腺分泌汗液活动就强，使皮肤电导(电阻的倒数)增大，反之，精神放松时中枢神经和交感神经活动下降，汗腺分泌汗液少，皮肤电导就小[15]。皮肤电信号是皮电活动中最常用的指标，因此选取其作为表征被试者疲劳程度的生理指标之一。

2.5 实验流程

实验于2020年10 月在标准实验室进行。由一名研究人员通过对被试者佩戴由北京津发科技研发的ErgoLAB 智能穿戴人因生理记录仪，随后观看步道景观图片（约20 min），之后被试者将被要求根据对景观的心理感受填写主观评价测量问卷（约5 min）。其中，实验开始的0～3 min 为静息基准线数据采集阶段，而后18 张步道图片以每张间隔15 s 的时间进行放映。实验中的指导语即空屏放松时间是为了测试被试者的基线数据，以更好地与之后欣赏风景的生理数据做对比。其中前导语内容如下：

感谢同意参加本次景观体验，接下来您将看到4组不同的步道景观图片。在欣赏照片前您有3 min 的空屏放松时间，同时每一组照片放映完毕您都有3 min 的空屏放松时间。接着您需要在欣赏风景的同时想象您在该环境中的切身体验，包括不同环境特点带给您的身心感受，在欣赏图片期间，您需要全程保持注意力尽量集中，尽量保持呼吸均匀、心态平静，避免咳嗽、转头、打哈欠等大幅度动作。

感谢您对本次实验的配合！待您调整完毕，请示意实验人员开始试验。

2.6 数据处理

本研究通过ErgoLAB 获取被试者皮电皮温数据（EDA）以及心率数据（HRV）等生理指标数据，随后由ErgoLAB 软件处理转换后以数值的形式在Excel 表格上呈现，心理感知恢复性由主观测评问卷评价获取。最终参与实验的45名被试者中，有5名被试者由于数据质量较差而被剔除，因此只对余下的40 组有效数据进行分析。数据采用SPSS 25.0 软件处理，分析方法包含描述性分析、单因素方差分析、事后检验、相关性分析等。

3 结果与分析

3.1 森林步道对游人心理健康影响结果分析

森林步道的不同空间类型下恢复知觉各因子得分情况如表2 所示，从总体得分来看，六类森林步道空间恢复性效应为：森林步道近景高绿视率空间＞森林步道远景高绿视率空间＞森林步道远景中绿视率空间>森林步道近景低绿视率空间>森林步道远景低绿视率空间>森林步道近景中绿视率空间。其中空间类型为森近高的感知恢复性评价总分最高21.07（SD=3.88），空间类型为森远低的感知恢复性评价总分最低19.24（SD=3.92）。六类森林步道空间对对恢复性感知中的远离性和迷人性维度的影响比较显著，说明森林步道能让游人暂时远离城市的喧嚣，忘却压力与疲倦，沉浸于森林的自然环境，获得身心放松。

表2 森林步道空间感知恢复性总体评价得分表Tab. 2 Overall evaluation score of spatial perceptual restorability of forest trail

对数据进行Levene 检验后，结果显示P 值大于0.05，接受方差齐性假设（表3），可以对数据进行单因素方差分析。单因素方差分析结果P 值小于0.05，结果表明六类森林步道空间的恢复水平在统计学意义上具有显著差异（表4）。由表5 可知，经LSD 多重比较显示森林步道近景高绿视率空间的恢复性明显高于近景中、低绿视率空间，也明显高于远景低、中、高绿视率3种空间类型森林步道（P<0.05），但森林步道其余5种类型空间的恢复性总分没有明显差异（P>0.05）。

表3 方差齐性检验Tab. 3 Homogeneity test of variance

表4 单因素方差分析Tab. 4 One way ANOVA

表5 PRS 得分LSD 多重比较Tab. 5 Multiple comparisons of PRS score and LSD

结合综合评价结果，森林步道近景中绿视率空间感知恢复性最低，其原因可能是由于此类空间要素有较多人工痕迹，如照明设施、栏杆等，且视距较近视线范围有限，其利于身心健康、消除压力舒缓情绪的效果较弱。而森林步道多处于城郊地区，游人们希望在远离城市的空间内得到一种世外桃源的心理感受，所以游人更希望身边被郁郁葱葱的植物所环绕，身处在绿林深处游览，因此，森林步道的近景高绿视率的空间是游人们所认为最有助于身心健康恢复的场景。

3.2 森林步道景观特征对游人心理健康的影响分析

为了比较森林步道的不同景观特征的恢复性作用，选取绿视率、自然程度、物种丰富度、环境偏好4个维度对其进行恢复性得分评价，并进行相关性分析(见表6)。结果显示，绿视率、自然程度、物种丰富度、环境偏好都与身心健康感知的4个维度呈现显著正相关。总体来看，环境偏好特征对恢复性的4个维度影响显著水平最高，而绿视率特征对恢复性的4个维度影响最低，说明环境偏好程度是影响游人的恢复性体验最重要的因素，情感是促进恢复性感知的重要组成部分。

3.3 森林步道对游人生理健康影响分析

为了研究不同空间类型的森林步道对游人生理健康的影响，根据被试者在六类空间类型的步道图中的皮肤电导水平（EDA）和心率（HRV）两类生理数据，通过SPSS 25.0 统计软件对森林步道下的18 张图片（实验组）和2 张指导语图片（对照组）数据进行处理，经描述性统计、单因素方差（ANOVA）分析等数据处理方法进行分析，结果如表7 所示。

由表7 可知：森林步道下18 张图片中，40名实验者的HRV 均值同样在80 左右。其中图森近高1所对应的HRV 均值最高，达到82.2；图森近中1 所对应的HRV 均值最低，为79.44。此外，40名实验者的EDA 均值数值在0.6 左右，其中作为对照组的非森林步道图空白屏（指导语1）EDA 均值数值最高，达到0.72；森远高3 所对应的EDA 均值数值最低，为0.60。

表7 森林步道生理数据均值统计Tab. 7 Statistics of mean value of physiological data of specific map of forest trail

其次，将森林步道中的森近低、森近高、森近中、森远低、森远高、森远中6个类别与指导语类别数据进行均值计算。结果表明，此次森林步道六类图与指导语图的均值统计中，森近低类别HRV 均值数值最高为81.47，森近中类别HRV 均值数值最低为80.47。此外，指导语类别EDA 均值数值最高为0.69，森近低、森近中、森远高三类图所对应的EDA 均值数值同为最低，为0.61。数据处理结果说明被试者在看到风景影像时身心是有在恢复的，而对于哪类空间恢复性最好表现并不显著。原因可能是个人体质的差异和被试者在实验过程中产生的身心疲劳导致。

由图1 可知，森林步道六类图与指导语的HRV与EDA 均值总体水平相差不大，且HRV 值较为稳定，仅出现2个离群值，但EDA 样本数据中离群值较多，原因可能是个人生理水平上的差异造成，被试者的心率水平并不都在一个数值上波动。

图1 森林步道生理数据箱图Fig. 1 Forest trail physiological data box(drawn by the author)

此外，研究对HRV 与EDA 两个生理数据在森林步道六类图与指导语的分组组间进行比较，分析其差异性结果。在进行分析前应对数据进行正态检验，经检验数据符合正态分布，采用ANOVA 单因素方差分析方法进行检验，结果用均值±标准差（Mean±SD）表示。若ANOVA 结果显示组间比较具有显著差异性，则查看其多重比较结果（表8）。

由表8 可知：HRV 与EDA 在森林步道六类与指导语组间虽然均值有波动，但却均无显著差异性（P>0.05）。说明HRV 与EDA 在森林步道六类与指导语组间均数无差异。此外，研究将森林步道HRV 与EDA 进行皮尔逊相关性分析，其相关系数为-0.182，且显著值P 值显著（P<0.05）。说明森林步道下的HRV 与EDA 之间具有显著负相关，即实验组在观察森林步道相关图片时，当其HRV 有一定上升，而EDA 则会略微下降。其原因可能是因为HRV 受心理活动的变化更为敏感，严谨的实验氛围让被试者产生紧张的情绪，导致HRV 水平升高。

表8 森林步道生理数据ANOVATab. 8 ANOVA of physiological data of forest trail

4 森林步道提升建议

4.1 优化森林步道选线

通过前文研究表明，步道空间中的自然程度是影响人们恢复性体验的重要因素，而森林步道是建立在自然山水的基底上，穿梭于自然山水之间，因而森林步道在选线上尤为重要。步道选线规划不仅要满足游客观赏体验自然景观，避免过多的人工痕迹，而且要把生态与森林资源保护放在首位，坚持低影响开发建设。其次，在森林步道空间中使用者更倾向于偏好近景的景观。因此，在这类的步道空间中可以适当增加一些拐弯之处，不应有过多的直线路线。另外，总体选线要在GIS 等地学数据平台科学严谨的定量研究下，结合游人身心感受评价定性研究，使森林步道选线更加科学合理。

4.2 丰富林下植被营造

由于绿视率在前文中已证明在森林步道环境中是极有利于身心健康的一个因素，并且近景高绿视率空间对游人身心健康效能较优，所以森林步道中近景植物的种植选择和营造无疑是非常重要的。另外，森林步道自然因素突出，多处于自然山体间，森林步道路线一般依附山体本身，而游人们在这样自然山体的环境中都希望得到一种远离城市生活的感受，人们更渴望于被翠绿的植物所拥抱。因此可以提高步道景观绿视率、自然程度和物种丰富度，以营造良好的生态和景观环境，保障森林步道发挥其基本功能，达到更好的恢复效应。此外，在合理配植绿色植物时，不仅要考虑植被的面积、高度和宽度，而且要注重营造的自然程度，避免出现过多的人工痕迹。

4.3 提升步道游憩体验

相对于一般的城市公园步道，森林步道承载着更多的功能特点。通过前文的分析，游客的环境偏好程度是影响游人的恢复性体验最重要的因素，情感是促进恢复性感知的重要组成部分。身心恢复体验是由游人使用需求与森林步道承载功能发生共鸣而产生的，因此，首先应在森林步道自然本底之上，结合使用者功能需求、环境偏好等对森林步道的环境和空间进行优化。例如增加步道的视觉吸引能力，提升视觉景观功能；合理配套各类游憩设施，满足大众健身与游憩需求；设立各类标识牌及电子解说系统，专注于科普教育功能的体现，使人们在游览过程中更好地了解自己身处的环境，提升人们的归属感，从而得到更好的身心恢复体验。