大型滨水绿地生物多样性感知对心理恢复的影响机制

周燕 罗雅文 郭诗怡＊

城市的紧凑集约发展为城市居民生活带来便利，同时也引发了一些心理健康危机。国家卫生健康委员会的统计数据显示，截至2017年，中国居民精神疾病患病率已达17.5%①，而且城市居民通常精神疾病发生率更高，主要发作的精神疾病包括情绪障碍、焦虑症、精神分裂症、创伤后应激障碍和抑郁症等[1]。研究表明，与自然环境接触能有效提高居民心理健康水平，城市绿色空间如公园、社区绿地等不仅是居民休闲游憩的场所，更是有效提升居民心理健康的重要媒介[2]。

既往关于城市绿色空间对居民心理健康影响机制的研究已取得了丰富的成果，主要可分为2类：1）城市或区域尺度上绿地暴露对心理健康水平的影响机制[2]；2）场地或个人尺度上绿地特征对心理恢复的影响机制[3]。其中，主要的中介变量包括满意度[4]、体力活动[5]、社会交往[6]等。城市绿色空间特征如可达性[7]、面积大小[8]、蓝绿空间占比[9]、绿视率[10]、植被结构[11]、居住区植被覆盖率[12]、公园绿化覆盖率[13]等要素对居民心理恢复的影响已有诸多讨论。而生物多样性作为绿色空间的重要特征要素之一，是人类赖以生存的物质基础，更是维持社会正常运转的重要保障；但生物多样性对城市居民心理健康的影响机制却还未得到广泛证实，甚至部分研究的结论并不一致。孟令爽等在生物多样性对心理健康与福祉影响的系统综述中指出：36项相关研究结果中，有27项明确了生物多样性水平对心理健康与福祉的积极影响，而2项表明生物多样性对心理健康的影响甚至是消极的[14]。

滨水绿地是城市区域与江河湖海等水域相接范围内的绿地，处于水陆交错带，具有丰富的生物多样性。此外，滨水绿地还具有其他绿色空间无法比拟的亲水性，而这一特质也使得滨水绿地的心理恢复效益与单一绿色空间存在一定的差异[15]。因此，在生物多样性保护作为国家乃至全球战略的当下，进一步探讨滨水绿地生物多样性在提高居民健康福祉方面的潜力和具体作用机制具有重要意义。

1 生物多样性影响心理健康的相关研究

已有研究表明，居民在生物多样性水平更高的环境中更容易摆脱烦恼和压力，并感到轻松与平静[16]。其中，生物多样性实际水平（actual biodiversity）和感知水平（perceived biodiversity）均已被证实与居民健康福祉密切相关[17]。生物多样性对于心理健康的影响研究主要集中在宏观和中微观尺度。宏观尺度下，部分研究探讨区域或城市层面生物多样性实际水平和自评心理健康或福祉之间的关系，并证实了环境中生物多样性的实际水平与心理健康正相关[18-19]；中微观尺度下，研究多聚焦于城市公园、郊野森林、社区绿地等场所，探讨场地中生物多样性水平对心理恢复（即瞬时的心理健康水平变化）的影响[14,20]。然而，中微观尺度下城市绿色空间的恢复性效益既取决于客观环境特征，也取决于个体的感知[21]，而生物多样性感知水平即是受访者在真实或模拟场地环境中对物种主观感知的结果[22]。由于个体和生态学知识水平的参差，主观评估的生物多样性感知水平和客观测量的生物多样性实际水平可能存在差异[23]。而受访者通过感知绿色空间的生物多样性特征并获得心理恢复效益的过程应是最直观的受益方式[24]。因此，在中微观尺度下探究生物多样性对于心理恢复的作用机制时，将生物多样性感知水平作为自变量更为合适[25]。也有学者发现，与生物多样性实际水平相比，生物多样性感知水平与健康福祉的相关性更强[22]，但生物多样性感知相关的实证研究在国内还相对匮乏，其对于心理健康的具体作用机制还有待进一步探究[25]。

生物多样性感知水平对于心理恢复的影响机制研究中，注意力恢复理论（attention restoration theory, ART）是被广泛认可的重要依据之一[17]。该理论认为，在自然环境中度过一段时间可以恢复个人集中注意力的能力，从而提高处理信息和解决问题的能力和记忆力。迷人（fascination）、兼容（compatibility）、远离（being away）、延展（extent）是感知恢复性（perceived restorativeness）的4个维度[26]：迷人是指能吸引受访者的感知特征；兼容指该环境与受访者的目的和倾向一致；远离指受访者感知自己能从需要集中注意力才能进行的精神活动中解脱出来；延展是指该空间丰富且足够连贯，能持续给受访者提供丰富的体验感和思考[24]。而感知恢复性被认为是生物多样性感知水平与健康福祉之间的中介变量之一[20]，有研究指出，感知的鸟类数量和鸟鸣声的丰富程度能显著促进受访者的感知恢复性，从而实现心理健康的瞬时提升[27]，但目前相关实证研究数量较少，有待进一步探讨。

多数研究从视觉维度探究城市绿色空间对居民心理恢复的影响，近年也有研究开始从视觉、听觉、嗅觉等多感官维度入手进行探讨[28]。例如，朱玉洁等利用20个森林公园环境视频，通过控制声音有无进行对比，发现视听组合刺激促进心理恢复的能力均比单一视觉刺激强[29]。然而，探讨多感官维度下生物多样性感知水平对于心理恢复的影响机制研究较少。此外，针对多感官感知的研究多是通过模拟户外环境，单纯叠加多感官刺激以检测受试者的心理恢复水平[29]。有研究将新鲜植物碎片挥发的气味、视觉照片与鸟鸣音频叠加，引导受试者通过VR技术实现多感官刺激，以检验心理恢复效果[30]。尽管这一方法严格控制了外部环境对受试者心理恢复的影响，但日常场景下“生物多样性感知—获得感知恢复性—实现心理恢复”的全过程始终发生在高异质性和复杂性的室外自然环境中[14]。因此，有必要进行室外场地实验，以确保研究的真实性与科学性。

此外，现有研究多关注城市绿色空间的生物多样性恢复效益，对于城市滨水空间却关注甚少，滨水绿地作为城市重要绿色空间，含有丰富的景观异质性和生物多样性，具有实验典型性和代表性，但目前尚不明晰大型城市滨水绿地生物多样性感知对于心理恢复的影响机制与常规城市绿地存在何种差异。因此，本研究选取武汉百里长江生态廊道-城区段5片滨江绿地中的18个相对围合的小型场地作为样点，探讨多维度感官下生物多样性感知对心理恢复的影响机制，并进一步探究不同滨水条件下心理恢复的差异，以拓宽生物多样性感知与居民心理健康福祉关系的内涵，为高密度建成区居民健康效益优化策略提供参考。

2 研究方法

2.1 研究区域概况

城市滨水空间作为水陆边缘地段，长期面临着城市发展和生态保护的双重诉求。武汉百里长江生态廊道景观营造工程是武汉市为保护长江沿线生态环境、营造绿色宜人滨水空间、实现高质量发展的城市大型滨水空间。该项目规划范围涵盖长江岸线284 km，分为城区段、城郊段和农村段，其中城区段自白沙洲至天兴洲，岸线长达80 km，贯通武汉市中心城区三环线内部江滩。作为高密度城市建成区内的典型滨水空间，城区段生态廊道不仅联系着滨江的湿地和消落带，还是城市居民与自然接触最为便利的“窗口”，是武汉生态绿洲和居民活动热点区域。本研究选择汉口江滩、武昌江滩、汉阳江滩、青山江滩、洪山江滩5片滨江绿地中的18个样点（图1）。样点区域边长不超过30 m，生物多样性较为丰富，有足够数量的市民经过和停留。

图1 研究区域及样点位置示意Schematic diagram of research area and sample site location

2.2 数据来源与分析方法

2.2.1 问卷调查

本研究选择相对独立且小尺度的场地作为问卷发放点，能一定程度上避免人流、噪声等外部环境影响。研究团队成员于2022年8—9月工作日7：00—9：00和16：00—18：00对样点内停留或经过的居民随机进行问卷发放。为保证实验对象的一致性，均通过询问以确保受访者为本地居民而非外来游客，并对该地具有一定的访问频率。

问卷包含个人基本属性、生物多样性感知、感知恢复性和心理恢复4个部分，各测量题项均采用李克特5级量表（表1）。其中，个人基本属性包括年龄、性别、职业、受教育程度、收入，为了减少受访者因生活经历和亲环境行为差异造成的感知偏差，还补充了受访者与自然接触的频率[33]。此外，生物多样性感知部分包括植物多样性感知与鸟类多样性感知两个方面，尽管实际尝试调查了昆虫生物多样性感知，但受访者的个人偏好导致对于昆虫的喜恶差别较大，所以后续实验中放弃了这一部分。

表1 各测量量表具体题项[6,25,28,31-32]Tab.1 Specific items of each measurement scale[6,25,28,31-32]

2.2.2 结构方程模型

本研究以生物多样性感知为自变量，感知恢复性为中介变量，心理恢复为因变量，性别、收入、年龄、受教育程度、与自然接触频率作为控制变量，利用Amos 27.0软件建立结构方程模型（图2）。采用最大似然估计法对测量模型拟合指标进行参数估计，综合运用模型卡方/自由度NC值、RMSEA值、GFI、AGFI、NFI、TLI、IFI、CFI值对该结构方程模型拟合度进行检验。

图2 生物多样性感知、感知恢复性与心理恢复的作用研究框架Research framework of the role of perceived biodiversity,perceived restorativeness and mental restoration

为识别模型在不同群体之间是否存在差异性，并对比不同滨水条件的健康效益，以个人基本属性特征和滨水空间典型特质作为分组依据进行多群组分析。滨水空间典型特质包括岸线可达性和水体可视性，岸线可达性由ArcGIS 10.6获取的问卷发放点距长江江岸的距离表征，按照自然断点法分为2组；水体可视性以问卷发放点能否看见水面为标准分组。在已有模型的基础上建立多个多群组结构方程模型以检验差异，采取上文所述同样参数标准，检验多群组结构方程模型拟合度。

3 结果与讨论

3.1 问卷结果统计

研究团队共发放问卷447份，回收有效问卷437份，有效回收率为97.76%。受访者男女比例较均衡，年龄层次分布较合理，社会经济背景覆盖面广，具有较好的代表性。18个样点特征较为鲜明，各样点生物多样性感知水平具有一定程度差异（图3）。

图3 各样点实景图及生物多样性感知得分Real photoes of each sample site and their score in perceived biodiversity

根据信效度检验结果，Cronbach’s α 值＞0.800，KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）度量检验值＞0.800，Bartlett’s 球形检验值显著（Sig值=0＜0.001），说明问卷具有良好的信度和效度。

3.2 模型拟合度检验

初始模型拟合优度指标未达到最优（图4），参考模型修正指数值（modification index, MI）进行修正。修正后模型各项指标都在可接受范围内，模型对样本数据的解释较为理想（图5，表2），以修正后模型为基础的多群组结构方程模型拟合度也均在可接受范围内。

表2 结构方程模型拟合度结果Tab.2 Fitting results of structural equation model

图4 未修正的结构方程模型Uncorrected structural equation model

图5 修正后的结构方程模型Corrected structural equation model

3.3 结构方程模型结果

3.3.1 生物多样性感知对感知恢复性和心理恢复的影响

结构方程模型路径分析结果表明，生物多样性感知对于感知恢复性和心理恢复具有正向影响，而感知恢复性对心理恢复也存在显著正向影响（图6）。植物多样性感知对于心理恢复具有显著正向影响（p=0.015＜0.05），这与前人的研究结论一致[34]。个体在环境中感知到更丰富的植物种类，更有助于与自然亲近和互动，实现恢复性体验[35]。本研究发现，植物多样性感知的3个维度存在一定差异，植物物种多样性（得分3.66，路径系数0.820）和植物颜色多样性（得分3.20，路径系数0.780）的平均感知水平及其对心理恢复的促进作用更强，这是因为视觉感知是人类了解户外环境最基本的感知状态，故个体对于植物多样性的感知维度下，视觉占据重要主导地位[36]。因此视觉感知也被认为是个体在环境中实现恢复性体验最重要的感官维度[37]，如人们在散步时，视觉感知到路旁灌木多样化，会感到更加放松[34]。而在视觉感知植物组合景观时，人们会更喜爱多种色彩搭配的植物景观（如黄色和绿色），因为植物的色彩变化会使人感到心情轻松和愉悦[38]。而植物气味多样性（得分2.67，路径系数0.694）的平均感知水平及其对于心理恢复的影响程度相对较小，实际上个体嗅觉感知的植物芳香气味也能够缓解压力，使人身心舒畅[39]。但植物芳香气味也可能出现负面效应，如当牡丹的香气和其他植物气味混合时，可能会令人感觉不太愉快[40]。

图6 生物多样性感知、感知恢复性、心理恢复结构方程模型的标准化路径系数估计值Estimated values of coefficients for standardized paths of SEM model for perceived biodiversity, perceived restorativeness and mental restoration

鸟类多样性感知也能显著促进感知恢复性（p＜0.05），但其与心理恢复之间没有显著相关关系。这与多数研究认为的鸟类多样性促进心理健康与福祉相矛盾[14]，这可能是鸟类多样性的衡量指标及地域空间不同所造成的[20]。受访者对于场地中鸟类物种多样性、鸟类声音多样性、鸟类颜色多样性3个维度的平均感知水平得分相近（2.99、2.74、2.53），通过恢复注意力促进心理恢复的能力也相近（0.842、0.839、0.820）。这说明鸟类多样性感知的途径及影响心理恢复的机制较植物不同，受访者对于鸟类的感知兼顾视觉与听觉。尽管视觉是个体感知外部环境的主要方式，如观察到天鹅、白鸽等鸟类时能够明显缓解精神压力[41]，但鸟类作为野生动物，在城市中的可见度有限，所以个体对鸟类的识别很大程度依赖于鸟鸣声[42]。鸟鸣声已经被证实与个体健康与福祉正相关，尤其是在城市地区，鸟类的声音是远离工作并亲近自然的象征，这种较为新奇的听觉刺激会使得人们对繁忙的工作产生远离感，有助于实现注意力的恢复[42]。

3.3.2 感知恢复性的中介作用

笔者基于bootstrap法[43]重复抽样5 000次，进行95%置信区间自举分析检验中介效应。结果表明植物多样性感知与鸟类多样性感知的中介效应均显著（不包含0，表3）。

表3 中介效应的自举分析Tab.3 Bootstrap analysis of mediating effect

中介效应分析表明，植物多样性感知和鸟类多样性感知促进心理恢复这一过程可以由感知恢复性进行介导，这证实了前人的研究结论[20]。拥有更多种类和色彩植物搭配的绿色空间通常会带来更高的视觉丰富性，这会提升注意力恢复水平，从而实现心理恢复[44]。而鸟类因为其美学价值及生态效益，通常受到人们喜爱，也会给人带来积极影响。人们在环境中步行或停留的时候，如果感知到更高的鸟类多样性水平，可能会受到吸引与刺激，主观上认为自己与环境融为一体的感觉更加强烈，从而改善情绪[45]。

3.3.3 不同受访群体及滨水条件的对比分析

多群组结构方程分析结果表明不同受访群体之间具有一定差异，不同滨水条件的健康效益也存在区别：如女性和自然接触频率更高者的植物多样性感知恢复效益更为明显，但各项差异均不显著；岸线可达性越低，其鸟类多样性感知对于感知恢复性的影响程度越高（β1=0.269；β2=0.030），而该差异在p＜0.05水平上显著（|Δt|=2.068＞1.96，表4）。

表4 多群组分析路径系数Tab.4 Coefficients for multi-cluster analysis paths

当受访者处于距江岸更远的场地时，其鸟类多样性感知对感知恢复性存在显著正向影响，当受访者逐渐靠近江岸，这一正向影响则趋向消失。有研究指出，与水源的距离与鸟类多样性之间多呈负相关[46]，这与本研究结果一致。研究区域由于防洪需求，近水区域多为裸露的堤坝或低矮的草坪，难以吸引鸟类停留，这使得离江岸越远，鸟类多样性越高，受访者的鸟类多样性感知也更高。并且，更丰富的乔木组成结构也会吸引鸟类栖息[47]，而距江岸更远的场地存在更多样的乔灌草群落，因此受访者会在这些场地获得更高的恢复性体验。此外，滨水空间虽然已被证实能促进恢复性效益，但其安全性也会影响居民的空间感知体验。安全性应是滨水空间提供恢复效益的必要前提，安全感更弱的场地，其恢复性效益更低[27]。在本研究区域中，部分滨水绿地缺乏安全设施，这可能导致居民在靠近水体的过程中产生不安全感，降低鸟类多样性感知的恢复效益。

4 绿地空间优化策略与建议

本研究基于武汉百里长江生态廊道-城区段这一大型滨水绿地，探讨了生物多样性感知对于居民心理恢复的影响机制。研究发现：植物和鸟类多样性感知均可以显著促进居民心理恢复，且这一过程中感知恢复性可以作为中介。植物多样性感知集中在视觉维度，而鸟类多样性感知兼顾视觉与听觉2个维度。此外，离岸距离越远，居民鸟类多样性感知的恢复效益越强，这为后续公园城市建设和绿色滨水空间优化提供了一定的理论基础。基于研究结果，笔者从以下4个方面对武汉百里长江生态廊道-城区段绿地空间优化提供策略与建议。

1）提升绿地景观异质性并优化整体空间布局。现有研究表明，景观异质性既与生物多样性感知正相关，也更易被人识别，在后续空间优化中，可以通过在绿地中营造更丰富的林地、灌丛、草坪、水体等各种土地覆被混合模式以提升景观异质性[48]。此外，研究案例地位于武汉市中心城区内，毗邻沿江大道、临江大道等车流量集聚的主干道，为避免噪声影响鸟类声音多样性感知，可以在绿地内部设置专用骑行道，减少机动车噪声，并在绿地外围设置隔音绿篱以减缓人工噪声[46]。

2）增设植被种类、数量，优化植被层次结构及考虑不同高度组合。首先，增加场地中的植物丰富度是提升植物多样性感知的必要措施，而更多样化的乔木种植也会更加吸引鸟类停留[20]。其次，有研究表明草地的花卉多样性可以增加昆虫多样性，使得人们生物多样性感知水平更高[49]，所以在草坪植物配置中应尽量选择多种草本开花植物组合，增加场地色彩丰富程度，同时考虑四季观花观叶植物的搭配[33]。再次，乡土植物通常更易被人们识别，在廊道滨水空间的建设中可以增设石楠、马尾松、樟树等武汉市乡土植物比例，从而实现更高水平的生物多样性感知[23]。最后，可以选择黄刺玫等食源植物吸引鸟类冬季觅食[50]，也可选择高度优势明显的植被，并增设植物竖向层次丰富度，以吸引鸟类在高大树木的树冠顶层停留且免受人类干扰[51]。

3）增设恢复性滨水设施并加强绿地空间安全管理。由于不同滨水条件对于居民恢复性效益存在显著差异，在距岸线更远的场地，居民生物鸟类多样性感知的感知恢复效益更为明显，因此需要在江岸合理添设具有恢复性效益的滨水要素（如亲水平台）并加强滨水空间安全管理[52]。此外，研究区域作为沿江滨水绿地，基于近水区位的防洪需求，滨水河岸本就设置了一定宽度的护坡。可通过间种植物层代替现有石质堤坝，既保持了对长江水流的缓冲作用，又能进一步吸引江边鸟类停留[53]。并可采用分级阶梯式驳岸，提供不同高度的观景点，便于观测岸边水鸟，也可增加长江水面的可见度[54]，营造舒适的观景环境。此外，在亲水平台设计中，近水空间区域的桥上空间、驳岸等亲水性设施需增设临时性护栏等，提升与水体互动的安全性，从而提升恢复性效益。

5 结论与不足

本研究为高密度建成环境滨水绿地品质优化提供了新的视角，也对提升城市居民健康与福祉具有重要科学意义。但本研究仍然有一些局限性。首先，本研究在室外自然环境中开展，尽管控制了一些场地要素，仍不可避免地受到温度、噪声等影响；其次，选取的植物和鸟类多样性难以反映场地全部生物多样性水平，未来有望补充对于昆虫等重要物种的感知实证研究；最后，本研究仅采取了单一横断面的实验，由于自然环境的高复杂性，有必要进一步关注纵向时间序列上的分析，未来多时空尺度上的研究是剖析生物多样性对于心理健康作用机制的必要条件。

致谢(Acknowledgements):

感谢禹佳宁、曲子涵、王蕴涵、刘雅琪、司书语、彭潇、代海龙、周瑜8位同学在此次课题问卷发放与访谈中的贡献。

① 数据来源于2018年5月国家卫健委统计数据：www.nhc.gov.cn/wjw/sjcx/sjcx.shtml。

图表来源(Sources of Figures and Tables)：

文中图表均由作者绘制，其中图1底图来自2023年高德卫星影像图。