中国风景园林（景观设计）学者在Nature子刊发表重要理论研究成果

（Nature Cities）

世界各地的城市和国家都在努力解决心理健康问题。世界卫生组织估计，八分之一的人经历心理健康问题，但只有28%的人接受治疗。城市规划和设计可以是一种成本效益高且易于获得的方法。绿色景观暴露已被证明能促进心理健康。然而，不同背景下的研究报告了不同的发现，使研究者和实践者难以理解和利用这些发现。需要对绿化暴露与心理健康反应之间关系的更一般性理解。

几十年来，环境与公共健康研究报告称，更高水平的绿化暴露导致更好的心理健康结果，包括但不限于心理疲劳、心理压力、焦虑、抑郁和认知能力。早期证据表明剂量（绿化暴露的测量）与心理健康之间存在线性关系，这使得识别最有益的绿化剂量变得困难。虽然"绿化总是对心理健康更好"的结论有助于促进城市林业和城市绿化，但其科学和实用价值有限。在对这种关系认识不完整的情况下，我们无法知道如何优化城市林业资源以最大化心理健康效益。然而，近期快速增长的研究发现表明可能存在广义的曲线模式。先验地，当谈论暴露和个体健康效应时，非线性关系更为合理，因为存在饱和效应、规模或剂量的边际收益递减等。许多显著的线性关联可能更好地描述为曲线关联，注意到并非所有研究都报告是否尝试了对数变换。有偏的研究设计可能影响剂量-反应曲线的形状，无论曲线分布如何，线性模型都可以实现合理的拟合。

尽管报告曲线剂量-反应结果的研究呈增长趋势，这些研究调查了不同的绿化暴露（不同类型和范围）和不同的心理健康反应（不同类型和测量）在不同的环境和社会背景下，导致证据不够确凿。由于对这种关系的理解支离破碎，我们无法最优地分配绿色景观资源以最大化心理健康效益。

为了解决研究和实践中的关键空白，本研究通过对过去四十年（1985-2025）所有已发表的剂量-反应研究进行荟萃分析，调查了建立广义曲线模式的可能性。我们的目标不仅是描述广义剂量-反应曲线模式，还要建立理论基础。

实现这一目标首先需要仔细检查相关理论模型，以识别剂量-反应曲线的可能模式，并理解这些模式背后的潜在因果机制。基于对外部刺激的生理和心理反应的四个理论模型，为我们探寻自然接触与心理健康的剂量反应曲线规律提供了有益的启示。它们表明可能识别出一般规律。四个理论模型包括（图1）：史蒂文斯幂律（幂模式）(a)、耶克斯-多德森定律（倒U型模式）(b)、毒物兴奋效应理论（倒U型模式）(c)和突变模型（突变模式）(d)。

史蒂文斯幂律是心理学领域的里程碑理论，它拟合了一般剂量-反应曲线来总结不同刺激-反应研究中的分散发现。通过分析从多个实验研究收集的数据，史蒂文斯（1956）发现多种对外部刺激的心理反应都遵循幂函数方程。

耶克斯-多德森定律和毒物兴奋效应理论拟合倒U型来描述环境暴露对人类身体健康的剂量-反应。这种形状与理论一致，即小剂量产生低的、不足的效益，高剂量产生抑制性甚至负面影响；相反，适度剂量产生最佳效益。

突变模型表明存在"悬崖"的可能性，即当唤醒达到某个阈值后，表现可能急剧下降。它揭示了当心理唤醒处于低水平时，唤醒与表现之间的关系可以用倒U型模式描述。然而，当心理唤醒很高且生理唤醒增加到某一点时，表现可能显示急剧下降。

考虑到接触绿化是接收和响应外部刺激的过程，提出一个整体的曲线模式来总结绿化暴露（剂量）与心理健康结果（反应）之间的关系是合理的。我们的理由得到三点支持。

首先，人类对环境特征的心理反应可以建模为对外部信息的心理反应。接触物理环境，包括绿色景观和其他环境特征，对人们在日常生活中感知和处理环境信息时的心理健康状态产生即时和累积影响。

其次，人类对自然的心理反应表现为人体的生物变化，正如最优唤醒理论、毒物兴奋效应理论和突变定律所建议的。研究使用几个生物指标检查了自然对心理健康的影响，包括唾液皮质醇（心理压力状态指标）、炎症细胞因子（抑郁指标）和血糖（抑郁和恐惧指标）。一些研究已经在人体系统或受体水平识别了绿化的影响。研究注意到绿化对与注意力恢复和压力减少相关的不同脑区的影响。在森林中行走被发现与改善自然杀伤细胞和抗癌蛋白活性相关，这表明压力缓解和免疫系统功能增强。许多研究表明，与绿化的视觉接触可以引起下丘脑-垂体-肾上腺轴和自主神经系统的积极反应。这些研究表明各种暴露-反应模式，但并非都寻求描述剂量-反应效应的模式。观察性研究可以捕获关联，但需要特定的研究设计来捕获边际效应的变化。

第三，研究表明与接触自然相关存在剂量不足和过量问题，就像在心理学、生物学、医学和公共卫生领域识别的那些。在这些领域，研究发现表明人类寻求平衡状态来帮助他们生存和繁荣。也就是说，人类更喜欢适度而非极低或极高剂量的环境刺激来获得最佳效益。研究者认识到人类只有在考虑刺激剂量时才能判断刺激是否有益。剂量也影响人们对环境特征的反应。例如，贫瘠的地方可能引起负面心理反应，如迷失方向、焦虑或压力，而树冠茂密的地方也可能引起类似的负面感受。这些原因结合起来促使寻找支配绿色景观剂量-反应动态的一般理论和模式。

 1.4 研究问题    

眼平和俯视绿化所有点的散点图都显示倒U型模式，GAM模型绘制的实际关系支持这一假设（图2 a-b和A-B）。为了选择最佳拟合模型，我们比较了三个曲线模型，发现倒U型模式具有更低的AIC和BIC值、更低的p值和更高的调整R²值（图2 c-e）。对于倒U型模式曲线模型，眼平绿化的调整R²高于俯视绿化。

利用识别出的二次方程，我们计算了两种绿化类型的阈值剂量（图3）。对于视线水平绿化，最佳效果剂量为53.1%，高效益效果剂量（正效应前5%）为46.2%至59.5%，无不良效果剂量为25.3%至80.2%。对于俯视绿化，最佳效果剂量为51.2%，高效益效果剂量为43.1%至59.2%，无不良效果剂量为21.1%-81.7%。最佳效果指正效应的峰值，高效益效果指与正效应前5%相关的绿化范围。无不良效果指与大于零效应相关的绿化范围。低于或高于无不良效果剂量的剂量与负效应相关（效应<0）。

我们发现二次模式（倒U型曲线）最好地总结了绿化剂量与心理健康反应之间的关系，这可能通过关于不同心理生理方面的理论和实证研究的某种组合来解释。

多项研究报告了描述绿化剂量与心理生理压力之间关系的倒U型曲线。这些研究经常使用进化心理学来解释这种关系。绿色景观水平较低的贫瘠空间可能使人类感到压力，因为它们提供较少的自然资源获取途径，因此不支持人类生存。其他研究支持了这一理论。另一方面，较高密度的绿化可能并不总是导致较低水平的压力和负面情绪。研究表明，高密度绿化可能具有较少的自然光线和更多的视觉障碍，导致人们感到压力、焦虑，并担心迷路或遭到伏击。因此，适度水平的绿化可能最有利于减少压力和其他负面情绪。在其他关于绿化与心理压力和情绪的研究中可以找到类似的解释。

从注意力、注意力疲劳和认知功能的角度来看，多项研究报告了绿化与注意力能力和认知表现之间的倒U型曲线关系。为了解释这种关系，众多研究认为，没有或低剂量绿化的贫瘠空间消耗而非恢复人们的定向注意力，这可能导致疲劳和低认知表现。同样，高剂量绿化也可能消耗定向注意力，导致心理疲劳和认知表现不佳。一些研究表明，高剂量绿化通常具有更高水平的复杂性，这增加了人们的认知负荷，需要更大的心理努力来感知、处理和响应景观。适度剂量的绿化导致最佳认知功能，因为它提供了更高程度的可感知性，并且比高剂量绿化的景观包含更少的干扰因素。两项研究认为，过高剂量的绿化更可能对注意力和认知表现产生负面影响，因为这些景观在视觉上更难理解，或者因为它们有隐蔽或混乱的视野。最后但同样重要的是，研究表明，绿化剂量过高的景观更可能有强烈和多样的自然声音，这可能造成过多的分心和刺激，进一步消耗定向注意力和认知表现。总之，适度剂量的绿化在恢复定向注意力、减少心理疲劳和促进认知表现方面可能比过低或过高剂量的绿化更有益。

研究还使用二次模式来描述绿化剂量与其他心理健康结果之间的关系，包括抑郁、偏好、精神分裂症、自尊和社会孤立。过低和过高水平的绿化可能导致社会孤立感。与适度剂量的绿化相比，过低或过高剂量的绿化阻碍身体和社会活动，这可能导致较差的心理健康。一些研究表明，过低或过高剂量的绿化可能导致无聊感，增加精神分裂症症状的风险，而适度剂量的绿化可以激发使用者。

这些研究与我们的发现一致，并提供了支持我们假设的解释，即二次关系（倒U型曲线）可能最好地总结绿化剂量与心理健康反应之间的关系。当绿化达到某一点时，心理健康益处可能开始下降。与这一点相关的阈值可能被认为是高效益的绿化剂量。

在本研究中，我们收集并综合了各种绿化剂量-心理健康反应曲线。我们的统计分析确定倒U型模式为最好地描述绿色景观与心理健康反应之间关系的剂量-反应曲线。所选曲线包括具有显著或非显著结果的研究，包括正相关或负相关；所选曲线中使用的所有心理健康表现都是最常见的变量，其中约90%应用了个体测量。此外，所选曲线的所有绿化剂量都测量了绿色强度。这些特征确保我们控制了相当水平的普遍性并增加了发现的可靠性。

据我们所知，这是第一项总结并统计分析各种剂量-反应曲线以确定二次关系为最好地描述绿化与心理健康反应之间关系的研究。此外，本研究确定了与不同效应水平相关的绿化剂量阈值。使用这些阈值，我们为政策制定者和从业者提出建议（图4）。我们综合了跨不同领域的多种理论和实证证据，以开发综合理论框架和相应的剂量-反应总结曲线。

为什么剂量-反应研究可以总结为具有高效益剂量的倒U型模式很重要？来自不同背景的众多研究的发现对政策制定者、设计师和健康从业者来说是压倒性的。我们的发现显示这些曲线如何遵循广义二次关系，这对政策制定者、城市和景观规划师和设计师以及公共卫生专业人员可能有用。因为识别的总结曲线是二次的，这表明剂量不足和过量都是有问题的。相反，应该采用适度剂量的绿化作为政策制定和实践中的高效益绿化剂量。其次，确定绿化的阈值很重要，在这些阈值处心理健康益处是高效益的。阈值帮助政策制定者和从业者提供最小和最大绿化剂量，以保证人们的心理健康而不浪费宝贵的土地和其他资源。

作为识别广义剂量-反应曲线的初步努力，本研究有几个局限性，这些局限性为未来研究提供了机会。应该综合更多证据以增强本研究报告发现的可靠性和有效性。

首先，我们承认泛化带来的局限性。虽然我们荟萃分析选择的曲线通过控制绿色景观类型、心理健康反应和标准化剂量-反应曲线减轻了异质性，但广义二次模式的应用仍面临绿色暴露和心理健康表现的多样特征。这同时突出了未来研究将曲线测试纳入其模型的关键需求。尽管存在异质性问题，我们的研究审查了87,761篇论文，提供了坚实的基础，鼓励环境研究在未来研究中包含更强有力的数据，以生成更令人信服的广义曲线模式。

其次，由于样本量有限，本研究仅对绿化剂量产生了统计上可靠的发现，但对绿色景观多样性（另一种强度类型）、绿化暴露持续时间和绿化暴露频率没有产生可靠发现。本研究代表了未来调查绿化对心理健康影响的关键起点。有必要扩大绿化评估以包括绿化剂量的额外测量。通过这样做，研究人员可以开始识别模式并建立相关性，这将使他们能够对绿化与心理健康之间的关系得出更准确的结论。

第三，本研究采用均值标准化作为标准化从各种研究中收集的不同心理健康反应的手段。考虑到所选研究中心理健康反应的异质性质，具有不同严重程度，这种方法是合理的方法。然而，值得注意的是，这种方法没有提供心理健康反应大小的完整指数，需要采用替代措施来准确描述心理健康反应的总体幅度。

第四，我们没有视线水平绿化的完整范围（0-100%）。因此，我们没有实际数据来直接描述完整的剂量-反应曲线。因此，我们必须依靠预测方法来推断潜在趋势，而不是直接测量。为了更好地为我们的分析提供信息，未来研究采用更广泛的绿化水平范围并检查过高剂量的影响至关重要。通过扩展我们的实验参数，我们可以更充分地阐明绿化与结果之间的复杂关系。展望未来，测试我们预测的趋势并探索灾难性模式的潜力将至关重要，正如理论模型所建议的。