栖息地依赖的多感官介导机制将植物多样性与城市湿地栖息地中的环境质量感知联系起来

《Urban Forestry & Urban Greening》：Habitat-dependent multisensory mediation links plant diversity and perceived environmental quality across urban wetland habitats

城市湿地公园植物多样性通过多感官感知影响环境满意度，研究发现视觉、听觉、嗅觉在不同生境中贡献度存在差异，提出整合色彩、层次、声景和嗅觉的设计策略。

　　

周志轩|孟佳宇|邱玲|高天

西北农林科技大学景观艺术与设计学院，中国陕西省杨陵市太成路3号，712100

摘要

城市湿地公园旨在实现生物多样性保护与人类福祉的平衡，但将植物多样性与环境满意度联系起来的多感官路径仍不明确。以西安 Chanba 国家湿地公园（中国）为例，通过整合实地植物调查、游客拍摄的照片以及现场感知问卷，构建了一个涵盖10种栖息地和48个感知节点的多模态数据集。共记录了240种维管植物，54名景观相关领域的研究生贡献了648组照片-音频-调查数据（其中644份问卷有效）。采用偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）结合线性混合效应模型，研究了植物多样性、多感官感知与环境满意度之间的假设中介机制。感知多样性与实际多样性存在差异，其中与植被层次结构（β = 0.43，p < 0.001）和色彩丰富度（β = 0.37，p < 0.001）的关联最为显著。视觉、听觉和嗅觉感知均与满意度呈正相关（β.visual = 0.58；β_auditory = 0.34；β_olfactory = 0.30；所有p < 0.01），其中视觉感知的标准化系数最高。中介模式因环境而异：在开放绿地中视觉中介作用占主导；在半开放栖息地中同时存在直接和间接的视觉-听觉路径；而在封闭林冠的河岸带则呈现视觉-听觉-嗅觉的间接中介模式。较高的花卉比例、芳香植物种植、草地香气和水声与更积极的体验评价相关；河岸带的声学多样性指数更高（p < 0.01），并且与植物多样性呈正相关（r = 0.41，p < 0.01）。这些发现支持了一种基于多感官的设计策略，通过整合色彩、层次结构、声音景观和气味景观来共同优化城市湿地公园的生态质量和用户体验。

引言

随着城市化的加速，城市面临着生态退化和公共卫生问题日益严重的挑战。城市绿地的减少和破碎化会降低栖息地质量和生态系统服务，从而加剧热应激、降雨洪水风险和空气污染（Kajosaari等人，2024年）。同时，高密度居住和快节奏的日常生活增加了心理压力和情绪困扰（Barboza等人，2021年）。作为绿色基础设施的核心组成部分，城市绿地不仅支持生态功能，还是缓解压力和促进福祉的日常场所（Knight等人，2022年；Samus等人，2022年；Zhao等人，2024年）。因此，景观建筑、城市生态学和环境心理学的一个关键跨学科挑战是明确并实现如何在不损害生态完整性的前提下，将生态质量转化为可感知的体验效益。

在各种城市绿地类型中，湿地公园因其蓝绿镶嵌格局而独具特色，这种格局能够保护生物多样性、调节微气候并提供多种生态系统服务（Wang等人，2017年）。它们接近自然的状态以及接近水相关的感官资源，使其成为心理和生理恢复的理想场所（Song等人，2020年）。然而，实践和评估往往侧重于生态恢复目标和工程标准，而对公众体验和环境满意度的系统评估相对不足。这导致了生态价值、人类感知和公共利益之间的关键断裂（Asomani-Boateng，2019年；Ye和Qiu，2021年；Zhai和Eckart，2021年），削弱了生态投资转化为实际福祉收益的效果。因此，需要一个综合框架，明确连接生态属性、多感官感知和满意度结果，并从中得出可操作的设计和管理建议。

植物多样性被广泛用作绿地生态质量的核心指标。它支持生态系统的稳定性和共存，并与景观偏好和满意度相关（Fischer等人，2018年；Hung，2025年；Qiu等人，2013年）。然而，关于“多样性越多——满意度越高”这一关系的证据尚不明确（Gong等人，2024年；Rozario等人，2025年）。一个重要原因是许多研究侧重于客观生态指标（如物种丰富度、冠层覆盖度和绿色度），而较少关注人们在实际环境中如何通过多感官线索感知和解释生态质量（Fisher等人，2020年）。实际上，实际多样性并不自动转化为感知多样性。人们通常通过视觉线索（如色彩丰富度、层次结构和形态）、听觉信号（如鸟鸣和水声）以及嗅觉刺激（如植物和基质的气味）来形成判断。这种多感官感知过程与环境满意度密切相关，可能有助于解释生态测量结果与体验效益之间的差异。

多感官整合视角为这种转化提供了连贯的理论基础。基于注意力恢复理论和压力减少理论，多感官输入可以通过跨模态整合产生超出单一通道刺激的效果（Chen和Yang，2024年；Franco等人，2017年；Yin等人，2024年）。视觉属性如开放性、可读性、层次结构和色彩多样性可能以较低的认知努力支持恢复（de Groot和van den Born，2003年；Lyu等人，2024年）。自然声音景观可以掩盖人为噪音，降低生理唤醒，并改善情感评价（Axelsson等人，2014年；Jeon和Hong，2015年；Xiang等人，2022年；Xiang等人，2023年；Xiang等人，2025年）。嗅觉线索可以通过直接的气味-情感通路调节情绪（Chen等人，2009年；He等人，2022年；Jo和Fujii，2010年；Li等人，2023年；Wang等人，2025年）。实证研究进一步表明，多感官刺激在诱导放松和压力恢复方面可能比视觉单独作用更有效（Aldoh等人，2025年；Conniff和Craig，2016年；Deng等人，2020年；Luo等人，2020年）。然而，生物多样性相关的生态信号如何通过多感官通道传递以影响整体满意度仍不完全清楚。

重要的是，多感官效应可能不具有普遍性，因为感官信号的可靠性会因栖息地环境而异。心理物理学和认知神经科学中的“可靠性加权多感官整合”模型提出，大脑通过为信号精度更高的通道分配更大的权重来组合感官线索，从而在不确定性下优化感知判断（Angelaki等人，2009年；Ernst和Bülthoff，2004年；Knill和Pouget，2004年）。应用于景观时，栖息地结构（如开放性、植被密度和滨水距离）可以系统地改变光照可用性、湿度、声音传播和气味扩散等物理条件（Pijanowski等人，2011年），从而改变感官线索的可用性和可靠性。例如，在开放环境中，视觉信息可能更易获取且更可靠；而在封闭的河岸环境中，视觉可获取性降低，嗅觉和听觉线索可能对评价判断贡献更大。然而，现有的关于“多样性—福祉”的大部分文献仍集中在视觉指标上，或者最多是视觉-听觉双通道框架，对嗅觉和栖息地调节的感官权重的明确测试关注较少。此外，同时连接“实际生物多样性—可测量的环境线索—主观多感官感知—满意度结果”的研究也很少。

方法学限制进一步限制了推断能力。许多研究依赖于单一环境的横断面抽样，尽管空间使用和暴露存在显著异质性，且经常忽视重复评估和嵌套数据结构，从而可能导致统计独立性的违反和效应估计的夸大。此外，实际多样性与感知多样性之间的差异往往未被记录。这些缺陷破坏了连接生态信号、感知表征和满意度结果的链条，降低了研究的普遍性和对规划和设计的实际价值。

湿地公园提供了一个有利的环境来应对这些挑战，因为它们通常包含从开放到封闭的各种栖息地结构，以及内陆和河岸带之间的过渡，这些可以显著改变声音景观和气味景观条件（例如，水声的连续性和河岸植被及基质的气味特征）（Dobbie，2013年）。季节动态和管理措施进一步调节植被结构和颜色表现，创造出蓝绿-声音-气味的耦合环境，可以作为测试环境依赖性的准自然实验（Guo等人，2023年；Sonti等人，2020年）。

基于此背景，本研究调查了西安 Chanba 国家湿地公园，旨在开发一个综合框架，将实际植物多样性、多感官感知和环境满意度在多种栖息地类型之间联系起来。基于样地的植被调查与游客拍摄的照片（VEP）、现场声音记录以及在标准化感知节点收集的感知问卷相结合，参与者为景观相关领域的研究生。通过语义分割从图像中提取客观的视觉组成指标（如关键元素的比例覆盖度），而从声音记录中得出声学指标（如LAeq和声学多样性指数ADI）。主观测量捕捉感知的视觉丰富度（如感知的层次结构、色彩丰富度和形态丰富度）、听觉和嗅觉评价以及整体环境满意度。应用线性混合效应模型来处理重复测量和嵌套数据结构，并使用偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）来测试从植物多样性到满意度的多感官感知中介路径，并检查栖息地特定的差异。

在这个框架下，研究解决了三个问题：（1）在不同栖息地环境中，哪些多感官线索与多维度感知和环境满意度最为相关；（2）实际植物多样性是否以及如何通过多感官路径与满意度相关，包括实际多样性与感知多样性之间的潜在差异；（3）这些中介路径是否在不同栖息地类型中表现出可重复的、依赖环境的变异，从而实现整合视觉配置、声音景观和气味景观的可操作和差异化设计和管理策略。通过将生态测量与多感官线索和满意度结果对齐，本研究旨在为城市湿地公园规划和设计中的生态质量和感知福祉的协同优化提供概念性见解和可复制的方法论方法。

研究区域和栖息地分类

本研究在中国西安进行（107°40′–109°49′E，33°42′–34°45′N），该城市由渭河、浐河和灞河沿岸相对连续的蓝绿走廊构成。嵌入这一网络的河岸湿地公园既提供了生物多样性保护，也提供了日常休闲机会。考虑到（1）植被结构梯度的代表性，（2）栖息地镶嵌的完整性，以及（3）公共使用的强度和连续性，西安 Chanba 国家湿地公园

沿栖息地梯度的植物多样性空间变化

横断面调查显示，不同栖息地类型的植物多样性存在显著差异（图5）。封闭的滨水绿地（CWGS）显示出最高的多样性（SHDI = 5.791；SR = 132；SIDI = 0.971），其次是半封闭的滨水绿地（SCWGS）和封闭的绿地（CGS）（SHDI = 5.404和5.174；SR = 105和109）。开放和半开放栖息地（OGS、SGS、OWGS、SOWGS）的多样性通常较低（SHDI < 4.9；SR < 50），而半铺砌的灰色空间（SPGS）则记录了

评估城市湿地公园中的植物多样性：生态模式和感知可读性

在统一的采样-分析框架内，植物群落特性沿着开放性-封闭性和内陆-河岸环境的耦合梯度系统性地变化。封闭和封闭的滨水栖息地倾向于表现出更高的α多样性和社会性优势度，但皮尔洛均匀度较低，这与有限的冠层或新兴类群的生态控制一致（Nielsen等人，2012年）。重要的是，更高的生态多样性并不自动转化为更高的满意度。

结论

本研究利用西安 Chanba 国家湿地公园，通过整合植被调查、基于游客拍摄的照片的问卷、分割的视觉元素和生态声学指标，测试了植物多样性如何通过视觉、声音景观和气味景观感知与环境满意度相关。测量的植物多样性沿开放性-封闭性和非滨水-滨水梯度一致变化：封闭/封闭的滨水栖息地显示出更高的丰富度和结构

CRediT 作者贡献声明

周志轩：撰写——初稿，可视化，验证，调查，正式分析，数据管理。高天：验证，监督，资源协调，项目管理，方法论，资金获取，概念化。邱玲：撰写——审稿与编辑，验证，监督，资源协调，项目管理，方法论，资金获取，正式分析，概念化。孟佳宇：调查，数据管理。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金 [资助编号：32572141, 32572139]和陕西省林业科学院科技创新计划 [资助编号：SXLK2023–0218]的支持。