李汉森，陈欣，刘昊为，杨宗乾，张国栋

1.西南大学体育学院体育科学研究所，重庆 400715

2.慕尼黑工业大学体育与健康科学学院，德国 慕尼黑 80992

经济的高速发展诱发了一系列“现代文明疾病”，包括多类心血管与精神疾病，影响着城市居民的生活质量［1-2］。有研究表明，体育运动是应对“现代文明疾病”的重要方法之一［3］，对改善居民生理与心理健康状况具有重要作用［4-6］。与体育运动类似，绿色环境也被发现对人体健康有积极的影响［7-8］。随着全球对生态保护的逐步重视，“绿色接触”逐渐被推崇为一种放松途径甚至治疗手段［9-10］。

在此背景下，绿色锻炼的概念于21 世纪初被提出［11］，指一种在自然环境中的锻炼方式［12-13］。心理方面，绿色锻炼被认为有助于减少焦虑与抑郁情绪，并可改善社交状态［14-15］。生理方面，现有证据主要集中于绿色锻炼对唾液皮质醇水平、血压以及心率变异性的影响［16-19］。其中，心率变异性与血压往往被配对研究，前者可以表征交感神经与副交感神经的平衡［20-21］，反映生理放松程度［22］，而后者受到自主神经系统的调控，可判断心血管状态［23］。因此，探究绿色锻炼对心率变异性以及血压的影响，有助于了解其在改善自主神经功能和防治高血压中的作用。

在推行生态文明建设的今天，绿色锻炼不仅是接触自然的有效途径，也是加深人与自然联系的重要因素［24］。目前，虽有研究表明绿色锻炼相较于非绿色锻炼更有利于心理与生理健康，但这种差异仍存在争议，还需要更多的数据支持［14-15］。因此，本研究借助系统评价的方法，对国内外相关研究进行整理与分析，以求整体上了解绿色锻炼对心率变异性和血压的影响，尤其是相较于非绿色锻炼的优势，从而对居民绿色锻炼的开展与未来研究提供理论支持与参考依据。

1 材料与方法

1.1 文献检索

本研究搜索的外文数据库分别为Pubmed、Web of Science（all database）、Embase、Medline、环境保护文献库（Green FILE）、环境科学全文库（Environment Complete）、教育资源文献数据库（ERIC）和运动科学全文数据库（Sport Discus）；中文数据库分别为中国知网、维普和万方。检索时间范围为各个数据库建库至2020年7月8日。搜索策略与操作步骤分别按照Pubmed和中国知网的检索界面整理如表1所示。

表1 搜索关键词及搜索策略Table 1 Search keywords and search strategies

1.2 纳入标准与质量评价

PICOS是Participants（研究对象），Intervention（干预），Control（对照），Outcome（结局），Study design（研究设计）的缩写，是循证医学中的常用原则。如表2所示，参考相关文献［13-14，25］设计了本研究的PICOS。为了揭示绿色锻炼对生理的影响及其相较于非绿色锻炼的差异，本研究纳入了随机对照、非随机对照、前后对照以及含有以上试验设计的研究。

本研究使用有效公共卫生实践项目（Effective Public Health Practice Project，EPHPP）量表进行偏倚风险评估［26］。该量表包含对选择偏倚、研究设计、混杂因素、盲法、数据收集和纳入排除的评价，每一项评价分为强、中、弱3 个等级。综合评价根据被评为弱的子项目的数量多少分为强（无弱项）、中（1 个弱项）、弱（2 个或更多弱项）3 个等级。文献的检索纳入以及质量评价由两位作者进行，两位作者对操作结果进行讨论并做出决定，若是通过讨论仍无法统一意见，则将结果交由第3 位作者咨询意见后再作决定。

表2 研究纳入标准Table 2 Study inclusion criteria

1.3 指标

涉及心率变异性指标包括正常心率间期的标准差（standard deviation of normal-normal interval，SDNN）、相邻NN间期差值的均方根（root mean square of successive differences in adjacent NN intervals，RMSSD）、庞加莱图短轴SD1、低频功率（low frequency power，LF）、高频功率（high frequency power，HF）以及低频高频比（LF/HF）；血压指标包括收缩压（systolic blood pressure，SBP）和舒张压（diastolic blood pressure，DBP）。

1.4 数据处理与统计分析

本研究的图形数据使用GetData Graph Digitizer获取，数据内容包括平均值与标准差。当研究内存在多个绿色或非绿色锻炼对照组时，采用亚组合并的方法合并数据。使用Review Manager 5.3 进行meta 分析。在合并结局指标时，由于血压结果为连续型变量，且各研究单位一致，因此选择均数差（mean difference，MD）进行合并。心率变异性结果由于研究单位较难统一，因此选择标准化均数差（standard mean difference，SMD）进行合并。使用卡方检验对纳入研究进行异质性分析，参考I2检验值来反映异质性部分在总效应中的比重，当I2< 50%时使用固定效应模型，当I2> 50%时使用随机效应模型，并采用更换模型与逐一剔除法来进行敏感性分析以寻找异质性来源。

2 结果

2.1 文献检索结果

从数据库中一共检索出相关文献1 138 篇，其中Pubmed 141篇，Web of Science 360篇，Embase 154篇，Medline 131篇，Green FILE 4篇，Environment Complete 21篇，ERIC 5篇，Sport Discus 124篇，中国知网135篇，万方32 篇，维普31 篇。根据标题与摘要排除后剩余38篇，最后一步排除的16篇文献中，有4篇韩国文献无法获取全文（图1）。最终纳入22篇，包括英文文献18篇，韩文文献3篇，日文文献1篇，总计包含参与者（受试者）1 233人。所纳入文献中有6篇研究第一作者均为韩国学者Song Chorong，但由于实验设计存在差异，且测试环境与参与者不同，因此未对其研究进行删除或合并。

图1 文献筛选流程图Figure 1 Flow diagram of study selection process

2.2 纳入研究的基本情况

如表3所示，文献的发表时间范围为2011—2020年，实验的开展地主要为日本，其次为韩国与英国。在实验设计方面，纳入随机对照研究7 篇，交叉随机对照研究10 篇，非随机交叉对照研究2 篇，前后对照研究3篇。在干预方面，有14篇研究采取森林步行的方式，4 篇采取公园步行，2 篇采取城市绿化区步行，1 篇采取森林中骑车与橡皮筋练习，还有1 篇同时包含森林步行与绿化区步行（绿化城郊）。结局指标主要为心率变异性、血压和情绪状态。

2.3 文献质量评价

如表3所示，所纳入的研究中，只有5篇质量评价为强，有15篇评价为中，2篇评价为弱。多数研究未对盲法进行陈述，仅有1篇研究记录了盲法的具体设置，但该研究却因参与者间存在试验外部接触而无法保证盲法的有效性［27］。有3篇研究直接向参与者暴露了试验意图［28-30］。所纳入的研究中，仅有5篇研究对分组成员的多项生理指标进行了展示［18，28，31-33］。

表3 纳入研究的基本情况Table 3 Information of included studies

2.4 绿色锻炼对运动后心率变异性的影响

在13 篇心率变异性相关研究中，有4 篇结果为绿色锻炼后测量的心率变异性（表4）。在心率变异性指标中，除LF/HF 的增加表明心率变异性的降低外，其他指标的增长都意味着心率变异性的积极变化。

由于这4 篇研究选择的结局指标差异较大，因此未对结果进行meta 分析。如表4 所示，其中仅有2 篇短期干预研究结果显示绿色锻炼相比非绿色锻炼可以提高心率变异性，另外差异无统计学意义的2 篇研究中，有一篇为中长期干预（8 周），可见相比非绿色锻炼，绿色锻炼对运动后心率变异性的作用不明确。

表4 绿色锻炼对运动后心率变异的影响Table 4 Effects of green exercise on heart rate variability (HRV)

2.5 绿色锻炼对运动过程中心率变异性的影响

基于8 项研究meta 分析结果表明，相较于非绿色锻炼，绿色锻炼过程中伴随更高的HF（SMD=0.45；95%CI：0.35～0.56；P< 0.001）（图2A）。基于6 项研究meta 分析结果表明绿色锻炼伴随更低的LF/HF 水平（SMD=-0.37；95%CI：-0.48～-0.26；P< 0.001）（图2B）。

图2 绿色锻炼对运动过程中HF（A）和LF/HF（B）的影响Figure 2 Effects of green exercise on HF (A) and LF/HF (B)

2.6 绿色锻炼前后血压的变化

基于10 项研究的meta 分析结果表明，绿色锻炼后SBP低于运动前（MD=-5.25；95%CI：-7.47～-3.02；P< 0.001）（图3A）。DBP 方面同样观测到类似变化（MD=-4.03；95%CI：-5.63～-2.42；P< 0.001）（图3B）。

图3 绿色锻炼前后SBP（A）和DBP（B）变化Figure 3 Changes of SBP (A) and DBP (B) before and after green exercise

2.7 绿色锻炼相比非绿色锻炼对血压的影响

基于11篇研究的meta分析结果表明，相比非绿色锻炼，绿色锻炼后的SBP 更低（MD=-5.27；95%CI：-8.60～-1.93；P< 0.01）（图4A）。同样，DBP水平也低于非绿色锻炼（MD=-4.60；95%CI：-7.80～-1.40；P< 0.01）（图4B）。

图4 绿色锻炼相比非绿色锻炼对SBP（A）和DBP（B）的影响Figure 4 Effects of green exercise on SBP (A) and DBP (B) compared with non-green exercise

2.8 敏感性分析

为验证结果稳定性，尝试更换为固定效应模型后，I2值未发生改变。使用逐一剔除法后发现，剔除两篇文献后［33，36］，绿色锻炼与非绿色锻炼的对比中，SBP 结果合成异质性I2由56%降低至0%，DBP 的I2则由75%降低至30%。这说明这两篇研究是异质性的主要来源，但这两篇研究质量评价均为强，并且从研究设计上无法确认异质性的产生原因。若去除这两篇文献并采用固定效应模型计算，相对于非绿色锻炼，绿色锻炼对SBP 的净效应为-5.06（95%CI：-7.60～-2.51，P< 0.001），对SBP的净效应为-3.86（95%CI： -5.67～-1.96，P< 0.001），可见结果方向与统计学意义均未发生改变，说明meta分析结果较稳定。

2.9 发表偏倚

由于心率变异性HF 与LF/HF 纳入的研究数量仅为8 和6 篇，因此未制作漏斗图。绿色锻炼前后血压对比的漏斗图中，更多的研究分布于漏斗右侧，但整体却接近对称分布，说明发表偏倚可能较低，见图5。类似的，绿色与非绿色锻炼血压比较的漏斗图中，各研究也呈现近似均匀的分布，未见明显的发表偏倚，见图5。

图5 血压效应的发表偏倚诊断Figure 5 Diagnosis of publication bias in the effects on blood pressure

3 讨论

心率变异性会在运动中暂时降低，并在休息中逐渐恢复［34］。从本研究来看，尚无法确定绿色锻炼对事后心率变异性恢复的作用。从表3 可以看出，纳入研究的测试指标、受试者以及测量时间点存在差异。由于心率变异性受到受试者生理节律、年龄以及指标选择等因素影响，因此可能导致了不同研究中差异化的结果［47-48］。长期的合理运动干预可以提高静息状态的心率变异性［49］。本研究仅纳入一篇中长期干预研究，该研究结果表明绿色与非绿色锻炼对静息心率变异性的影响无统计学意义，作者推测这与受试者拥有较高的基准心率变异性有关［27］。由于仅纳入一篇相关文献，长期干预的影响还有待于在以后进一步更新与讨论。

meta分析结果表明，相比非绿色锻炼，绿色锻炼过程中伴随更高的HF和更低的LF/HF。由于HF和LF/HF分别反映了副交感神经和交感神经活动性，对生理放松有指示作用［36］，因此本结果说明绿色锻炼有助于生理放松。有证据表明，观看自然环境可以引起生理放松［39］，这一定程度解释了绿色锻炼更好的放松效果。

本研究发现，绿色锻炼后SBP和DBP都出现降低，该现象与运动后交感神经张力下降和外周阻力降低有关［50-51］，但运动环境也可能改变这一效果。本研究纳入的2篇文献表明，在闹市区步行后血压明显增加，这可能与噪声及空气污染有关［29，52］。本结果说明，在森林和城市公园锻炼有利于躲避城市负面因素以促进健康。

本研究还发现，相比非绿色锻炼，绿色锻炼对于降低SBP 和DBP 更有效。由于血压变化受到自主神经的调控，因此与心率变异性的结果呈现一致性［23］。此外，还有研究认为，除了视觉，树木释放的化学物质也可能是增强副交感神经活动进而降低血压的原因之一，但其机制仍不明确［53］。目前，运动疗法是预防与治疗高血压的重要手段［54］，根据本研究结果，绿色锻炼是一个有效的降压途径。

本研究存在一些局限性。在环境方面，有证据表明不同类型绿色环境的健康效益存在差异［46］，但本研究仅涉及森林与城市公园，更多的城市绿地的环境效益仍待调查。对于森林环境，所纳入的研究都未对森林进行评估与分级，这忽略了森林差异带来的影响［55］。类似的，不同的城市环境也可能带来截然不同的效果［56］。因此，未来的研究可能还需加入环境评价方法以确认关键环境特征。在运动方面，绿色锻炼的生理效益可能随运动的形式与强度而变化，而纳入文献主要采取步行干预，更多的绿色运动形式仍有待探索［57-58］。

在全面回顾绿色锻炼文献之后，我们发现绿色锻炼过程中伴随更高的副交感神经活动性，但绿色锻炼后心率变异性的变化规律受限于干预时长和测量方式，尚无法判断。绿色锻炼可以有效降低SBP与DBP，且降压效果优于非绿色锻炼，因此可能是一种预防与治疗高血压的有效手段。对于城市居民，建议在空闲时间选择绿色步行的方式进行日常锻炼，地点可以选择绿色城郊、森林或是城市公园，避免在闹市区进行锻炼。