竹林康養研究現狀及發展趨勢

來源:世界竹藤通訊 發布時間:2019年11月13日 瀏覽次數:

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摘  要:本文基於竹林康養研究興起的產業與政策背景,提出竹林康養資源由環境資源、景觀資源和文化資源共同構成,並從竹林環境康養因子分布特征、竹林環境人體康養功效2個方麵介紹了竹林康養的研究現狀。認為隨著竹林生態環境、竹林景觀感知、竹林養生活動的康養功效循證研究不斷深入,以及竹林康養基地、竹林小鎮、竹林人家、竹林風景線評選標準、規劃設計與建設導則的製定,將有助於我國竹林經營的供給側結構性改革和鄉村振興戰略的實施。

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1 竹林康養研究緣起

現代城市紛亂嘈雜,環境汙染,空氣混濁,生活節奏加快,導致各種疾病發病率上升和居民亞健康的出現。森林擁有天然的生態環境和適宜的氣候,是人們理想的休養場所,大量的研究證明其是緩解城市壓力的有效手段,越來越多的學者開始關注森林環境的康養功效。我國在森林康養領域的研究集中在2015年之後,研究內容主要包括森林旅遊、康養因子、產業發展等,多數研究均是以森林公園、國有林場、林下經濟等為對象,通過對空氣負氧離子、顆粒物濃度、揮發性有機物成分和含量等數據的監測,進行資源分析,在此基礎上對森林康養基地的建設提出相應建議。2016年5月國家林業局印發《林業發展“十三五”規劃》,正式提出大力推行森林康養與森林體驗,強調重點發展森林康養旅遊與休閑康養產業。2017年國家林業行業標準《森林養生基地質量評定》(LYT 2789-2017)頒布,提出森林養生(forest wellness)是充分利用森林資源和環境,科學地發揮森林保健功能,幫助遊客精神放鬆,身體療養,實現增進(維持)身心健康的總稱。2019年3月國家林業和草原局、民政部、國家衛生健康委員會、國家中醫藥管理局共同發布《關於促進森林康養產業發展的意見》,同年4月,中國林學會為促進林學、景觀學、心理學、醫學等多學科的融合發展,專門成立了森林療養分會。


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毛竹康養林

竹類植物是具有高吸碳能力的造林樹種,是重要的森林植物資源,由於其獨特的生物學特性和良好的生態效益,被譽為21世紀最具潛力和希望的植物。近幾十年來,全世界範圍內森林麵積逐漸減少,竹林麵積卻每年以3%的速度增加。中國竹類植物資源豐富,竹林麵積占全國森林總麵積的3%,占世界竹林麵積的25%,主要集中分布於四川、福建、江西、湖南、浙江、廣東、廣西等16個省(市、區)。2018年2月國家主席習近平在四川考察時提出“要因地製宜發展竹產業,讓竹林成為四川美麗鄉村的一道亮麗風景線”,充分利用現有竹林資源優勢,厚植竹林康養理念,開展竹林康養環境保健功能研究,定向培育康養竹林,吸引更多遊客前往竹林旅遊康養,對踐行“綠水青山就是金山銀山”的發展理念、促進竹產業的全麵轉型升級有重要意義。


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刺黑竹林康養林


相比森林康養,目前國內外對竹林康養的關注較少,國外尚無科研團隊關注該領域,國內的研究主要集中於風景竹林小氣候因子、空氣負氧離子、微生物含量、揮發性有機物等指標的監測和分析,極少涉及風景竹林環境與竹景觀、竹文化對人體生理心理的影響。竹林康養資源由環境資源(小氣候、竹林精氣、抑菌、滯塵、空氣負氧離子、聲環境、竹林食品等)、景觀資源(林分類型、垂直空間結構、植物形態、色彩組成、綠視率等)、文化資源(物質資源——生活與生產中的竹製品,符號資源——文學、繪畫、宗教、民俗)共同構成,均可與竹林養生旅遊產品的開發相結合。在中國,竹類植物的栽培與利用曆史悠久,是“清高、氣節、堅貞”的人格象征,豐富多彩的竹文化是竹旅結合的深厚底蘊,發展竹林養生旅遊在文化資源方麵與其他類型的森林相比優勢明顯,但其康養功效尚缺少相關研究。

2 竹林環境康養因子分布特征研究

目前,國內外學者對森林康養環境質量指標的研究普遍包括森林小氣候和森林潔淨度2個大類。森林小氣候指標包括光照/熱輻射、溫度、濕度、風速和聲環境,可據此研究得出人體舒適度;森林潔淨度則包括空氣潔淨度(負氧離子濃度、含氧量、顆粒物濃度、微生物含量)、植物揮發性成分、地表水質量、土壤環境質量等。

2.1 竹林小氣候及人體舒適度研究

森林小氣候是指在森林植被影響下形成的特殊小氣候,是森林中水、氣、熱等各種氣象要素綜合作用的結果,人體舒適度則是以人類機體與近地大氣之間的熱交換原理為基礎,是評價人類在不同氣候條件下舒適感的一項生物氣候指標。人體對外界冷熱的舒適感,並不僅僅取決於氣溫或其他任何單一的氣象要素,而是各種氣象因素綜合作用的結果。國內外已有大量研究通過相關性分析證明,森林環境有助於調節人體舒適度。雖然該研究領域已經涉及多個國家和地區,以及多種森林類型,但對竹林的研究還極為有限。目前僅有國內學者針對少數竹種開展了研究,研究內容主要是竹林不同季節小氣候的變化規律及其對人體舒適度的影響,以及比較竹林與其他類型森林(闊葉林、混交林)的差異。已有研究結果表明,毛竹林內外、不同坡向的氣象因子差異明顯,夏季林內全天均處於“很舒適”等級,但冬季全天處於“極不舒適”或“不舒適”等級範圍內(陸鼎煌綜合舒適度指數),4月和8月的毛竹林最適宜開展戶外遊憩活動,人體舒適感強,相反12月人體舒適度最低。秋季則在08:00-17:00林內人體舒適度高於林緣,其他時刻人體舒適度低於林緣,且密度較小的毛竹林調節小氣候的功能更佳。采用THI溫濕度指數評價夏季不同森林類型的人體舒適度,毛竹林的小氣候調節功能僅次於杉木林,優於木荷林、馬尾鬆林和空地;雷竹林同樣僅次於杉木林,優於無患子—國槐混交林、樂昌含笑—豆梨混交林、觀賞林和空地。

2.2 竹林空氣潔淨度研究

空氣負氧離子,被譽為“空氣維生素和生長素”,能改善呼吸係統功能;促進人體內形成維生素及貯存維生素;調節人體神經係統功能,加強新陳代謝,促使血管擴張,改善循環係統功能;使肝、腎、腦等組織的氧化過程加速,提高其功能,對人體健康十分有益。目前,竹林的負氧離子研究主要集中在國內,研究表明竹類植物具有較強的釋放空氣負離子功能,竹林與其他林分類型相比具有較高的空氣負離子濃度,在城市園林綠地中竹林>小葉竹柏林>花卉區>隆緣桉林>苗圃、草地>住宅區,在校園綠地中無患子—國槐混交林>雷竹林>杉木林>樂昌含笑—桂花混交林>觀賞林,在森林公園中楊樹林>竹林>雪鬆林(春季),在郊野森林中針闊混交林>闊葉林>竹林>針葉林(夏季),夏季重慶茶山竹海風景區內毛竹林、苦竹林的空氣負氧離子日均濃度可達15 206 ion/cm³、16 250 ion/cm³,達到《森林環境中空氣負離子濃度分級標準》Ⅰ級水平。夏季佛肚竹林和黃金間碧竹林具有不同的空氣負氧離子濃度日變化趨勢,日均濃度前者顯著大於後者。對不同竹林類型之間空氣負氧離子含量的比較研究,以及不同竹林的日動態、季節動態變化的研究較為缺乏。僅針對3種竹林日均空氣負氧離子濃度的日動態觀測,得出散生竹>叢生竹>地被竹的結論,由於涉及竹種少,結果並不具有普遍性。綜上,目前關於竹林空氣負氧離子含量的相關研究以城市小麵積竹林環境居多,郊野風景竹林較少,涉及竹類植物種類少,日動態和季節動態變化的普遍規律尚不明確。

在空氣含氧量方麵,夏季毛竹林林內全天變化範圍為20.84% ~23.20%,優於常綠闊葉混交林。在空氣顆粒物(TSP、PM10和PM2.5)含量方麵,目前僅對毛竹林和苦竹林開展了季節動態變化研究。不同地區的毛竹林空氣顆粒物濃度不一,與每個地區的空氣背景值有密切聯係。通過對比重慶縉雲山夏、秋兩季毛竹林、苦竹林、闊葉林和針葉林內的空氣顆粒物濃度,發現不同森林類型之間沒有顯著差異,均對人體呼吸係統有保護作用。

空氣中存在大量的微生物,已知存在空氣中的細菌及放線菌有1 200種,真菌有4萬種,其中存在大量的病原菌,與人體健康密切相關。植物能夠通過釋放揮發性有機物,起到抑菌、殺菌的作用。國內學者針對不同竹林環境的空氣微生物含量已開展了較多研究,但多數采用自然沉降法,難以控製環境因素的變化,導致研究結論之間的可比性差。已有研究發現:空氣微生物含量黃皮剛竹林<桂花林<楊梅林<樟樹林;在苦竹、小琴絲竹、鳳尾竹、金鑲玉竹、黃稈京竹、龜甲竹、綿竹觀賞竹林中,小琴絲竹和鳳尾竹抑製細菌效果最好,可達50%以上;雷竹、黃金間碧竹、綠槽毛竹、泰竹、羅漢竹、斑竹、唐竹、銀絲大眼竹、青絲黃竹、鼓節竹10個種均在夏季對細菌的抑製效果最好,四季平均抑菌率可達60%以上。

2.3 竹類植物VOCs研究

植物VOCs不僅可以殺滅或減少空氣中的細菌、病毒等致病微生物,而且可以通過人體呼吸係統吸入、皮膚滲透等途徑來改善人體的生理狀態,起到強身健體、緩解疾病的功效。目前國內外學者對較多竹種開展了VOCs成分的研究,發現主要以烴類、醛類、醇類為主,具體表現為青香、果香等。不僅不同竹種VOCs構成不同,不同學者測得的相同竹種的VOCs成分也不同,這與測試季節、時間、地區、竹子部位的不同有關。

國外最早見Crespo等對紫竹葉片生長期VOCs成分進行了分析,主要排放異戊二烯和C5類揮發物,白天釋放速率達7.804 nmol/(m·s),其次是甲醇、乙醛、丙酮、丙醛、乙酸和少量單萜。隨後Andrea等對12種竹子葉片進行了VOCs成分分析,結果表明不同種屬的竹子揮發性成分組成差異很大。Huang等對4年生毛竹竹杆的VOCs成分進行了分析,鑒定出23種揮發性成分,其中含量大於5%的成分有糠醛(13.0%)、乙醇(11.1%)、乙酸(6.9%)、壬醛(5.5%),分別被描述為堅果香、酒香、醋味、花和脂香味。

國內最早的研究是始於吳楚才等對湖南毛竹葉片和竹材進行VOCs成分分析,發現毛竹葉片和竹材的單萜烯含量範圍為37.34%-82.25%,具有良好的康養發展潛力。對江蘇宜興毛竹葉片VOCs成分分析發現,2-乙基呋喃、己醛、(E)-2-己烯醛等12種化合物對毛竹葉的整體香氣有重要貢獻,大多數揮發性有機物具有奶香、果香和青香。對江蘇無錫毛竹林秋季VOCs成分的日動態變化研究發現,一天內毛竹林VOCs有益成分(萜烯類如α-蒎烯、D-檸檬烯、石竹烯等,醛類如癸醛、壬醛等)所占比重為6.3%~38.3%。對福建毛竹林VOCs的四季動態檢測發現,總揮發物濃度變化表現為夏季最高,冬季最低。除對毛竹林VOCs成分研究較為深入外,對其餘多個竹種也開展了初步研究,巴山箬竹葉片VOCs成分以醇類(18種)、醛類(14種)和酮類(8種)為主;巴山木竹和峨眉箬竹葉片VOCs成分以酯類、醇類、醛類為主;苦竹葉片VOCs成分中烷類含量最高,其次為萜烯類,這其中癸環戊矽氧烷含量最高(34.30%),其次為α-蒎烯(13.64%)。上述竹葉產生VOCs成分,具有潛在的緩解疲勞、減少焦躁、鎮靜等功效,以及抗菌、消炎等生理活性,對人體保健有益。劉咪咪等利用食誘方法製備高脂血症大鼠模型,研究了毛竹林VOCs對造模高血脂症大鼠的血脂代謝指標,結果表明毛竹林VOCs主要成分對疾患動物模型生理代謝具有調節作用。

竹林與其他闊葉樹林同屬於異戊二烯排放類型,且竹林的異戊二烯排放速率更高,排放通量大,與闊葉林相比具有更強的殺菌潛力。毛竹是異戊二烯排放潛力較大的植被,可達116 µg/(g·h),雷竹林冠層尺度異戊二烯排放率可達13.5 nmol/(m²·s),且主要集中於夏季(7-9月)。日本龜崗市野外的毛竹林和桂竹林同樣是在夏季異戊二烯排放速率最大,分別為65.7 nmol/(m²·s)和60.2nmol/(m²·s)。北京鷲峰國家森林公園內毛白楊、栓皮櫟、色木槭3類闊葉樹林主要排放異戊二烯,排放速率分別為36.47、6.84和4.41 nmol/(m²·s),均低於毛竹林。

3 竹林環境人體康養功效循證研究

3.1  森林康養功效研究現狀

關於森林對人體的保健功能研究,國外從早期側重森林環境指標的量化研究(光照、風速、VOCs、氧氣、負氧離子等),到逐漸開始利用實地試驗來對比森林環境與城市環境對人體不同生理和心理的影響。主要是通過實地試驗對比森林環境與城市環境對人體的不同生理和心理影響,進行森林對人體健康在醫學上的實證探究。國外的森林康養研究已經報告了對人體心理的潛在益處,包括焦慮、抑鬱、情緒障礙、職業倦怠綜合征、與生活方式有關的壓力以及整體生活質量;同時也發現了森林康養對生理健康的積極影響,包括認知功能、免疫功能、糖尿病患者血糖水平、高血壓、心血管疾病、癌症和疼痛等。

在森林對人體自主神經活動的改善方麵,通過指導被試者進行森林浴(在森林環境中行走一段時間),發現在活動前後被試者的生理狀態得到顯著改善,普遍表現出INHF升高,心率和脈搏降低。通過研究春季、秋季和冬季在城市公園中行走對人體生理和心理的影響發現,3個季節的公園行走均能使人體心率顯著降低,副交感神經活動增加。代謝綜合征患者分別在韓國首爾的野生森林和人工森林中活動,其中野生森林活動組的急性胰島素反應、脈搏率等指標比人工森林活動組顯著下降,更有利於人體健康。在森林對人體抑鬱及焦慮情緒的改善方麵,國外目前已經開展了大量直接或間接的森林刺激對人體生理和心理的影響研究,但研究結論由於實驗方法和被試者群體的不同而有差異。直接(森林環境)和間接(森林圖像)自然體驗對人體的心率變異性影響不同,隻有前者能出現有益的改善,但是采用情緒狀態量表(POMS)和語義差異法(SD)測量情緒狀態時,二者均能顯著改善人體的情緒狀態。在森林對人體內分泌係統的改善方麵,幹預組(森林)的皮質醇水平顯著降低,或者與對照組(城市)的數值相比,森林幹預後人體皮質醇水平顯著降低。也有少數研究發現,森林浴後幹預組的皮質醇水平反而顯著增加,原因是被試者極少前往森林,他們在野外未知環境中活動時的心理壓力抵消了森林浴的有益影響。

國內大多數學者都是通過對森林環境中各種生態因子的監測與分析來探究其康養功效,涉及被試者應激反應的實證研究較少,無論是對研究內容、評價指標的選擇,還是采用的實驗方法均屬於跟跑國外相關研究。主要研究內容包括:一是以中老年慢性疾病患者(高血壓、糖尿病、慢性心力衰竭、冠心病等)為研究對象,通過將其短暫暴露於森林環境中行走或觀賞風景,測定森林浴前後疾病相關指標,探究森林浴用於輔助治療上述疾病的功效和應用前景;二是以在校本科生、研究生等年輕群體為研究對象,將其短暫暴露於森林環境中以多種方式進行森林浴,測定森林浴前後心率、心率變異性、(副)交感神經活性等指標,開展POMS問卷調查,探究森林浴緩解年輕人壓力(就業壓力、學習壓力、人際交往壓力等)和改善情緒的作用;三是以職業、性別劃分的特定人群如男性飛行員、年輕女性為研究對象,探究森林浴對其身心健康的影響。由於國內森林康養功效性研究尚處起步階段,在科學研究中存在一些較為明顯的問題,如樣本量小、循證數據的可靠性存疑、有關森林不同林分和結構的康養有效性差異研究甚少等。

3.2  竹林康養功效研究現狀

相比森林康養,竹林康養功效的循證研究才剛剛起步,國外尚無研究團隊關注該領域。國內王茜等采用曠場試驗研究了毛竹林VOCs對小白鼠的影響,通過連續 10 d 處理發現,毛竹林浴明顯改善了小白鼠的精神狀態,小白鼠的體重、探索、記憶以及認知能力均有所提高。

就竹林景觀、竹林環境對人體生理和心理的影響而言,目前隻有四川農業大學竹林風景研究中心在開展係統研究。已有研究結果表明,毛竹林、慈竹林景觀的圖像刺激對人體生理有積極的影響(趨向平靜和放鬆),且這種影響在不同性別和年齡的人群中表現不一,女性和青年人對環境刺激的敏感度更高;相比於空白對照和城市景觀,觀看盆栽觀賞竹實物更加有益於大學生受試者的放鬆,持續觀賞3 min即可使血壓顯著下降,冥想得分顯著提高,焦慮評分顯著下降;從竹林的觀賞部位來看,“稈部”觀賞特征對大學生群體腦電波的影響極顯著大於“葉部”,“觀稈類”竹景觀能帶來更多愉悅的賞景體驗;從竹林的觀賞特征來看,“觀色類”竹景觀的影響程度大於“觀型類”,但差異未達顯著水平。相比城市道路景觀,觀看庭院竹景、建築竹景和風景竹林圖片都能通過對腦電波、脈搏、血壓、情緒的調節,改善人的生理和心理狀態,且風景竹林圖片的改善作用最大。在毛竹林和城市環境中分別行走15 min,均能使成年人的血壓顯著降低,但是前者對改善心情、減少焦慮的作用更強(α、β腦電波顯著下降),冥想和注意力得分顯著增加。通過對竹林綠地空間尺度研究發現,青年人群對不同竹林林內空間尺度和活動行為的生理和心理響應不同,步行賞景需要中高尺度的空間範圍,靜坐賞景則與小尺度的空間範圍搭配康養功效更佳。在毛竹林內開展為期3 d 的竹林浴後,與城市地區相比,竹林環境對被試者(青年)的消極情緒(緊張、抑鬱、疲勞、慌亂、憤怒)有顯著的改善作用,對積極情緒(活力、注意力)有積極的促進作用,同時有助於人體心率和血壓的降低,增強免疫功能(NK細胞數量、穿孔素、顆粒溶素、顆粒酶A、顆粒酶B顯著增加)。

4 發展趨勢

竹類植物不同於鬆柏科等針葉樹植物,在空氣負氧離子含量和抑菌方麵的康養功效稍弱,但是由於中國栽竹、用竹、賞竹的曆史悠久,竹林景觀(自然美)和竹文化(意境美)的康養功效不容忽視。目前,竹林康養研究涉及竹林類型少,對竹林環境資源、景觀資源和文化資源的康養功效認知不全,需要通過林學、景觀學、心理學、醫學等學科的交叉研究,運用更先進的研究方法和手段,更加係統地闡述風景竹林的康養效益,進一步研究方向如下。

1)竹林生態環境的康養功效研究。中國是世界竹類植物的分布中心之一,竹林類型多樣。開展不同竹林類型(純林、混交林、散生竹林、叢生竹林、大徑竹林、中徑竹林等)、不同林分結構(密度、鬱閉度、通視性等)、不同立地條件(海拔、坡度、陽坡、陰坡、坡峰、坡穀等)下的康養環境因子分布特征與動態變化研究,如小氣候、人體舒適度、森林潔淨度、竹林VOCs的成分與含量等,將有助於全麵認識風景竹林環境質量的康養功效,促進竹林康養旅遊的發展。

2)竹林景觀感知的康養功效研究。竹具有虛心有節,寧折不屈的高貴品質,與“梅、蘭、菊、竹”合稱為四君子,與“鬆、竹、梅”並譽為“歲寒三友”,成百上千的竹詩、竹畫形成了具有中國特色的竹文化,使竹景觀具有一種悅誌悅神的意境美。竹林景觀受地形、竹種、造林密度、撫育措施、林內道路、建築小品、服務設施、竹林色彩等影響,采用直接或間接的風景竹林景觀刺激和生物反饋測量,揭示不同竹林景觀要素變量對遊人生理和心理的康養功效,有助於指導自然竹林或人工竹林的景觀提升改造,吸引更多遊人到竹林旅遊康養。

3)竹林養生活動的康養功效研究。目前國內森林康養還處於初級階段,關於與人體健康相關的研究,對人群樣本的大小、年齡、性別、身體狀況等設計尚不十分嚴謹,如何最大化地發揮森林環境對人體健康的促進作用?短時間暴露與長時間暴露於森林環境對人體健康影響的差異?不同養生活動形式對人體健康的影響等研究數據缺乏,涉及竹林養生活動的研究更是稀少。亟待開展竹林內適宜活動的康養功效量化研究,且重點在於以亞健康、高血壓、糖尿病、抑鬱症等慢性非傳染性疾病為重點,利用動物實驗或選擇患病人群開展竹林康養的適宜人群研究。

4)竹旅康養舒適度研究。結合竹林生態環境、景觀感知和養生活動的康養功效研究,提出采用“竹旅康養舒適度”指標對風景竹林環境資源及其養生旅遊產品進行綜合評價,並利用可穿帶傳感器、健康管理雲平台、健康大數據和醫學測量手段,獲得遊客、居民的長期動態健康數據,有助於係統揭示竹旅結合的康養功效。

5)相關標準、導則的製定。為避免各地竹旅融合項目的盲目發展與無序建設,有必要加快製定行業或地方的竹林康養基地、竹林小鎮、竹林人家、竹林風景線評選標準、規劃設計與建設導則,以更加科學、合理和利用竹林康養資源。


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麻竹康養林環境監測

5 結語


竹林環境資源、景觀資源和文化資源的康養功效研究,對城市園林綠化中的竹景觀營造、公園城市和城鄉竹林風景線的建設、康養型風景竹林的培育、竹旅融合項目的規劃與設計、大熊貓國家公園的保護與利用等均具有重要的指導意義,將有助於我國竹林經營的三產融合和產業業態的戰略性調整,推進竹資源大國向竹產業強國的轉變。