随着城市工业化的发展和空气污染的加剧，越来越多的人们选择走进森林，呼吸林内清新的空气，接受森沐浴。在森林中散步、娱乐、休息，能祛除许多疾病，是保健的重要途径，而有关森林环境对人体健康的影响也成为近年来城市森林研究的热点。欧洲科学家对植物挥发物的保健功能很早就开始关注，日本则在2004年创立了“森林医学”，研究森林浴对动物健康的影响，并把研究成果应用于森林浴场建设中(郑群明，2011；Hannu，2008)。国内森林浴的研究近些年来也成为热门，主要集中在测量林中氧气、负离子的含量及其保健作用，同时对于植物挥发物的研究也在植物个体、群落等不同尺度上展开(牟少华，2013；李卿等，2011)。有研究发现，森林中的植物能够释放出多达100种萜烯类化合物，而萜烯类化合物具有消炎、消毒、缓泻等药效作用，显而易见森林浴的保健作用离不开这些具有芳香气息的萜烯类化合物(李娟等，2011；石强等，2002)。毛竹(Phyllostachys edulis)在我国分布比较广，许多地方都把毛竹林作为景观游憩林来开发经营。毛竹叶具有特殊清香味，在自然状态下释放的挥发物质主要是萜烯类和醇类化合物，其中对人体健康有益成分的总含量达70%以上(李莉等，2002；郭慧媛等，2014；刘志明等，2012)。目前很多关于毛竹挥发物的研究局限于室内的控制试验(刘咪咪等，2011)，而野外毛竹林处在一定的土壤、地表植被、枯落物等自然条件下，其林内空气受多方面环境因素的影响，所以研究毛竹林内挥发物变化及其参与形成的竹林空气环境状况对人体健康的影响，对毛竹游憩林和森林浴场的开发建设更具有指导意义。

旷场行为分析作为经典的行为学试验方法，能很好地反映动物对新环境的探索习惯和伴随的情绪变化，可以评价动物在新环境下的兴奋性、适应性、探求行为和焦虑紧张情绪等，是一个用动物行为指标来检测类似于人的复杂情绪的经典试验(郭德玉等，2005；徐芸等，2009)。日本学者古田贝光克(1993)研究了落叶松(Larix)挥发油对小鼠(Mus musculus)自发行为的影响；高岩(2005)、王艳英(2010)、刘咪咪等(2011)、董建华(2011)等也先后对小白鼠进行了室内控制试验，研究珍珠梅(Sorbaria sorbifolia)，香樟(Cinnamomum camphora) 、侧柏(Platycladus orientalis) 、毛竹、白皮松(Pinus bungeana)等树种枝叶挥发物对小白鼠自发行为的影响，以此来评价对人体的保健功能。本试验在野外竹林中以医学上广泛使用的小白鼠旷场试验分析为手段，通过测定小白鼠经竹林森林浴处理后的行为指标变化，模拟并分析森林浴对人体的保健功能，评价竹林挥发物对动物自发活动的影响，为毛竹林的保健功能研究及其城市公园中的开发利用提供理论依据。

由福州吴氏试验动物中心提供的昆明种小白鼠，5周龄，体质量在18~22 g，领取后先在实验室自然饲养3天以适应周围环境，期间供应充足的水和饲料。把小白鼠分为试验组与对照组，每组10只，且雌雄各半，雌雄分开，按每笼5只饲养在290 mm×180 mm×160 mm的笼具中，非试验期间在内正常活动，能饮水饮食。

样地选在位于福州旗山森林公园里的毛竹(纯林)中心，海拔710 m，面积4.5 hm²，密度2 760株·hm^-2，年均温度18~20 ℃，年均日照数1 600~2 180 h，年降水量900~2 100 mm，年相对湿度约78%，无霜期326天。竹林位于旗山西北坡的中坡，坡度为20°，地理位置为119°28′E，26°08′N，土壤质地为壤质砂土。毛竹主要以2~3度竹为主，竹高8~15 m，胸径13~ 18 cm，郁闭度0.96。地被物主要有淡竹叶(Lophatherum gracile)、散穗黑莎草(Gahnia baniensis)、荩草(Arthraxon hispidus)、杜茎山(Maesa japonica)、杜鹃(Rhododendron simsii)、山茶(Camellia japonica)等。对照选在安静、清洁、避光的室内进行，室内日均温度(23±2)℃，日均相对湿度65%±5%。

将规格为30 cm×15 cm×18 cm的捕鼠笼(4个)底部均加木板固定(预防老鼠粪便洒落)，顶部两端用细铁丝连接，以便于试验期间鼠笼在林中和室内悬挂。

利用Super-Maze动物行为视频分析系统(上海欣软公司生产)，系统主要由计算机、摄像机、图像采集分析软件3部分组成。旷场实验箱规格为50 cm×50 cm×50 cm，材质为医用有机板，底板为棕黑色，四壁为白色，旷场上方安置摄像头，可同时支持8只动物同时试验，并自动记录每只小白鼠在旷场中的运动情况。

2014年9月17—29日选择晴朗无风的天气(23—25日有雨，暂停试验)。每天早晨8:30称取每只小鼠的体质量，然后将处理组和对照组的小鼠用黑色记号笔在尾部进行标号，分别放入室内外模拟箱中(雌雄分开)。在竹林中心选择庇荫的1.5 m高处和安静室内1.5 m高处悬挂小鼠。2组处理同步进行：早9:00—15:00连续处理6 h，期间小白鼠不饮水不进食，15:00后将2组小白鼠拿回旷场试验分析室，放入旷场试验箱中观察自发行为。每批动物观察5 min，共测试10天，每天记录每只笼子内小鼠的粪便粒数。试验完成1天后用75%的酒精擦拭旷场箱底部及四周，避免小鼠残留的尿迹和粪便影响其他小鼠的试验效果。

试验环境要求：暗光、无噪声。试验开始前握住小鼠的尾巴根部1/3处，轻将小鼠放入开阔箱的中央格，并开始计时，用红外线摄像系统记录小鼠的运动轨迹，并由计算机自动记录和分析，观察记录小鼠在5 min内的行为举止。主要观察： 1)水平运动总路程与中央格运动路程： 5 min内小鼠在旷场箱中运动的总路程和在中央区域运动总路程。2)中央格停留时间：小鼠被放入开阔箱中央格至其三爪距离该格的时间。3)进入中央格次数： 5 min内小鼠进入中央格的次数。4)站立次数： 2次前爪腾空1 cm以上或攀附墙壁次数。5)粪便粒数。

2014年9月20—21日，从早7:00—次日5:00每隔2 h采样1次。通过开放式气体采集法，采用QC - I型大气采样仪对竹林中挥发性有机化合物进行采样，挥发物的分析鉴定采用ATD-GC/MS(自动热脱附-气象色谱/质谱联用)来完成。

毛竹林内挥发物的质谱数据，采用计算机内的NIST2008标准质谱数据库检索和质谱数据手册对照，综合保留时间信息，确定出37个组分，并将总离子流色谱图中的各峰面积进行归一化法计算，得到毛竹林挥发物中各成分的相对含量。

数据采用Spss 19.0统计分析软件处理，进行单因素方差分析和多重比较。

毛竹林内空气中的挥发物主要有37种(表 1)，包括烷烃、烯烃、醇、酮、醛、酯、酚、呋喃、芳香烃以及氧化物等物质。从相对含量来看，以烷烃、烯烃、醇和芳香烃为主，总含量达72.61%，其中对人体健康有益的挥发物(高宇等，2012)如α-蒎烯、月桂烯、柠檬烯、长叶烯等成分相对含量占53.09%。可见毛竹林内空气中有益于人体健康的挥发物种类和含量都比较丰富，适合于开发建设森林浴场。

表 1 毛竹林挥发物的主要化学成分 Tab.1 Chemical components of Phyllostachys edulis forest

表 1毛竹林挥发物的主要化学成分 Tab.1 Chemical components of Phyllostachys edulis forest 化合物名称Name 相对含量 Relative content(%) 乙酸乙酯Ethyl acetate 8.91 四氢呋喃Tetrahydrofuran 12.54 苯Benzene 3.21 戊烷Pentane 5.12 1-羟基-3-丁酮 1-hydroxy-3-butanone 5.24 1，2-二氯乙烷1，2-dichloro ethane 7.12 1，2-二氯丙烷1，2-dichloropropane 4.54 乙酸仲丁酯Sec-butyl acetate 1.21 3-苯基-2-丁醇3-pheny-2-butanol 6.32 环己酮Cyclohexanone 0.12 α-蒎烯α-pinene 4.43 2-氯甲苯2-chlorotoluenes 0.12 苯酚Phenol 1.23 月桂烯Myrcene 5.84 乙酰苯Acetophenone 2.31 长叶烯Longifolene 5.64 十九醇Nineteen alcohol 2.97 1，2-二甲基奈1，2-dimethyl kenai 1.21 十二烷Dodecane 0.24 香树烯Aromadendrene 1.02 D-柠檬烯D-limonene 5.46 十六烷Hexadecane 5.41 6-甲基庚醇6-methylheptanol 2.84 β-蒎烯β-pinene 4.23 己醛Hexanal 0.43 6-甲基庚醇6-methylheptanol 2.12 α-水芹烯α-phellandrene 4.84 长叶薄荷酮Pulegone 0.54 17醇Heptadecanol 2.34 α-金合欢烯α-farnesene 3.04 庚醛Heptaldehyde 0.14 1，2，3-三甲基苯1，2，3-trimethylbenzene 0.24 乙酸乙酯Ethyl acetate 0.57 辛酮Octanone 0.64 1，2-二氯-1-甲基丙烷 1，2-dichloro-1-methylpropane 1.26 四氢呋喃Tetrahydrofuran 2.34 对二甲苯Paraxylene 3.43

从整个时间段的变化特征上看，可以将前5天视为小白鼠的探索阶段，后5天为小白鼠的适应阶段(下同)。处理组小鼠在探索阶段随着处理天数的增加运动量明显增大，适应阶段随着处理天数的增加运动量先减少后增加，处理组小白鼠运动总路程的变化符合啮齿类动物先强后弱的时相特点(王一奇等，2003)；对照组小鼠运动总路程在探索阶段先减少后增加，适应阶段没有明显的变化规律。同时从探索阶段到适应阶段的变化幅度可以看出处理组一直高于对照组，随着试验的反复进行，2组处理差距缩小(图 1)。10天试验中，第2，3，4天处理组与对照组差异极显著(P=0.005，0.003，0.002)，第5，9，10天处理组与对照组差异显著(P=0.028，0.047，0.045)。处理组在10天的运动总路程分别比对照组增加了5.6%，54.9%，70.2%，78.4%，30.17%，14.7%，2.1%，10.1%，31.9%，36.2%。由此可见，经过竹林“沐浴”后的小白鼠兴奋性增强，运动量明显增加，精神状态得到了很好的改善。

	图 1 2种试验条件下小白鼠旷场行为运动总路程 Fig. 1 The total movement distance of mice of open field behavior under two kinds of test conditions

Paulus等(1999)将动物的自发活动区域分为中央活动区和边角活动区，并发现动物在探索阶段中央区域的活动比较频繁。处理组小白鼠在探索阶段中央格运动路程大于适应阶段，且探索阶段变化较大，适应阶段变化相对缓慢；而对照组小鼠在整个试验过程中央格运动路程较小，且变化平缓(图 2)。10天试验中，处理组一直高于对照组，且探索阶段差异大，适应阶段差异小，这可能是由于5天后小鼠逐渐适应了环境，运动量降低所致。第2，3，4，5，8，10天处理组与对照组差异极显著(P=0.000，0.003，0.001，0.001，0.000，0.001)。处理组与对照组相比较中央格运动路程分别增加了77.3%，112.7%，193.8%，124.2%，68.1%，43.1%，63.8%，69.2%，46.1%，93.2%，说明小白鼠经过森林浴处理后探索能力增强。

	图 2 2种试验条件下小白鼠旷场行为中央格运动路程 Fig. 2 The distance of mice entering center in open field under two kinds of test conditions

所有小白鼠在旷场试验中总的运动时间都是5 min。但中央格停留时间的长短却各不相同，可以反映小鼠认知能力的大小(董建华，2011)。10天试验中，处理组小鼠的停留时间一直高于对照组(图 3)。在第1，2，5，6，10天处理组与对照组差异极显著(P=0.010，0.006，0.008，0.004，0.002)，第3，7，9天处理组与对照组差异显著(P=0.023，0.011，0.025)。处理组与对照组相比较中央格运动时间分别增加了83.37%，96.15%，53.57%，4.34%，57.70%，70.59%，52.91%，11.11%，26.42%，141.17%，同样说明小白鼠经过森林浴环境处理后认知能力增强。

	图 3 2种试验条件下小白鼠旷场行为中央格运动时间 Fig. 3 The time of mice entering center in open field under two kinds of test conditions

随着暴露天数的增加，试验组和对照组的进入中央格次数呈锯齿状变化，但在试验期间的同一时期处理组的进入中央格次数均高于对照组(图 4)。在第1，2，3，5天试验组与对照组差异极显著(P=0.010，0.003，0.002，0.007)，第6，7，8，10天试验组与对照组差异显著(P=0.040，0.034，0.023，0.021)，处理组与对照组相比较中央格进入次数分别增加了75.94%，109.88%，168.18%，23.19%，86.02%，66.27%，54.44%，69.81%，43.10%，86.14%，说明小鼠经过竹林处理后认知能力增强。

	图 4 2种试验条件下小白鼠进入中央格次数 Fig. 4 The frequency of mice entering central grid under two kinds of test conditions

经森林浴处理的小白鼠，探索阶段站立次数随着处理天数的增加急剧下降，适应阶段又随着天数的延长缓慢上升，而对照组小鼠的站立次数曲线呈不规则状变化(图 5)。10天试验中，处理组一直高于对照组，特别是在第2，3天与对照组差异极显著(P=0.006，0.000)。处理组与对照组相比较站立次数分别增加了24.37%，56.01%，45.95%，6.82%，5.90%，4.88%，9.76%，4.35%，13.33%，19.15%，说明经过森林浴处理的小白鼠探索能力增强，能较好较快地适应环境，从另一侧面也反映出小白鼠的记忆力得到了加强。

	图 5 2种试验条件下小白鼠站立次数 Fig. 5 The number of mice standing up under two kinds of test conditions

小白鼠体质量的变化反映出处理方式是否对小鼠的食欲造成影响。10天试验中(第2天除外)，处理组小白鼠的体质量均大于对照组，探索阶段处理组小白鼠的体质量(第4天除外)直线上升，适应阶段处理组小白鼠的体质量增加缓慢(图 6)。在第5天处理组与对照组差异极显著(P=0.003)，第3，4，7天处理组与对照组差异显著 (P=0.021，0.043，0.032)。试验过程中，处理组小鼠的体质量分别比对照组增加了4.58%，-2.59%，20.35%，12.28%，8.38%，9.37%，6.34%，5.33%，4.76%，2.55%。说明经竹林森林浴处理后的小白鼠食欲明显比对照组增强。

	图 6 2种试验条件下小白鼠的体质量 Fig. 6 The mass of mice under two kinds of test conditions

2组小鼠的粪便粒数除了第7天稍有增加外，其余9天均随着处理天数的增加逐渐减少，说明小鼠逐渐适应了环境(图 7)。10天试验中，第1天处理组与对照组相比粪便粒数增加了3.7%，其余9天分别比对照组降低了1.2%，4.2%，15.7%，19.8%，25.6%，21.5%，24.4%，5.12%，4.05%。说明经过森林浴处理后的小鼠紧张感有所降低。此外，第7天小鼠的体质量稍有下降，粪便粒数也开始增加，原因可能是第6次与第7次的试验间隔了3天，这期间小鼠没有进行森林浴，食欲衰退、紧张感增加所致(图 6，7)。

	图 7 2种试验条件下小白鼠粪便粒数 Fig. 7 The number of mice excreting under two kinds of test conditions

通过连续10天的试验观察，小白鼠经过竹林森林浴处理后，其在旷场试验中的运动总路程、中央格运动路程、中央格停留时间、中央格进入次数、站立次数、体质量、粪便粒数等一系列指标发生了变化。

1)小白鼠在旷场中的运动总路程、中央格运动总路程、中央格停留时间、中央格进入次数、站立次数等指标，处理组明显大于对照组，表明森林浴后的小白鼠兴奋性增强，精神状态得到了很好的改善，探索、记忆、认知能力明显增强。

2)试验过程中小鼠的体质量逐渐增加，且处理组一直高于对照组，说明森林浴后的小鼠食欲旺盛；而粪便粒数随着处理天数的增加，逐渐减少，且除了第1天外处理组均小于对照组，说明竹林内的小鼠逐渐适应了环境，精神相对比较轻松。

1)先天遗传和后天环境都会影响啮齿类动物情绪行为的形成和表达(Holmes et al.，2005)。本试验中小鼠精神状态得到放松，其探索、记忆以及认知能力显著提高。其原因是竹林中的挥发物与小鼠的自发行为存在一定的因果关系，有益挥发物能促进神经营养因子沿轴突的传递，对神经元的存活、分化以及生长发育起重要作用，对记忆能力的改善、兴奋性的表达等具有促进作用(Ogawa et al.，1993)。孙启祥(2004)、张颖等(2013)的研究也证明了这一点。由此可见竹林具有明显的保健功能。

2)旷场试验运动总路程反映小鼠运动量的大小，运动量大表明其神经系统兴奋；运动量小，则可能出现一定程度的抑郁状况(王艳英等，2011)。试验期间尤其在前5天的探索阶段，处理组小鼠运动总路程和中央格运动路程均明显大于对照组，说明经竹林“沐浴”后的小白鼠兴奋性比对照组明显提高。徐金勇等(2009)、柏建业等(2010)、林慧光等(2007)研究发现植物挥发性与嗅觉通路及下丘脑、海马、杏仁核等脑区的兴奋和神经环路的可塑性有关，挥发物传递到小鼠的大脑，使中枢神经系统得到松弛，兴奋性增强，运动量明显提高；结合表 1的挥发物成分及其含量来看，竹林内空气挥发物中含有柠檬烯和月桂烯且含量较高，这些物质均具有兴奋神经的作用(杨阳等，2012；Somrudee et al.，2011)，说明在竹林内“沐浴”具有一定的保健效果。

3)中央区域属于小鼠不偏爱的区域，小鼠天生的防御反应是避开空旷的中央区而沿着墙根走，这也是啮齿类动物的本能行为(孙桂媛等，1998；Treitd et al.，1989)，中央格停留时间和进入次数可以评价小白鼠的探究行为和空间认知能力(Paulus et al.，1993)。本试验中，停留时间和进入次数均表明处理组小鼠的认知能力有所提高。主要原因是，竹林中含有十九醇、乙酸乙酯等醇类和酯类化合物；霍丽妮等(2011)研究发现，它们能减少自由基对组织细胞的损伤，起到提高神经干细胞的分化率和分化突起长度作用，并促进神经元突起的生长，从而有效地预防和治疗老年痴呆，此类物质对小鼠的学习、记忆能力的提高有很大的帮助。这也与鹿洪秀等(2011)的研究结论一致。

4)作为旷场试验分析中的常规指标之一站立次数，常用来反映小鼠对新环境的探索能力，站立次数多表明探索能力强，反之则弱(董建华，2011)。处理组小鼠的站立次数大于对照组，这是由于竹林中的有益挥发物如： α-蒎烯、长叶烯、α-金合欢烯等萜烯类以及醇类化合物，小鼠呼吸并吸收了这些有益挥发物，可提高心理运动的稳定性和敏捷度，刺激大脑皮层的兴奋性，对大脑思维活动产生积极影响，对提高小鼠探索能力有很大帮助(Rasooli et al.，2003)。

5)动物的取食是其生命活动的关键行为之一，Anderson(1992)研究发现，植物挥发物对动物的食欲有刺激和诱导作用。试验期间，与对照组小鼠相比，处理组小鼠呼吸了竹林中的大量挥发物，故食欲大增，体质量明显增加。试验过程中小鼠的粪便数反映出其紧张程度的高低，粪便粒数多，紧张度就高，反之则低(王艳英等，2011)。处理组小鼠的粪便粒数一直减少，且少于对照组，这是由于小鼠完全暴露于竹林环境中，大量呼吸和皮肤接触其中的有益挥发物，从而调节内分泌，使其新陈代谢加快，促进了血液循环，调节了小白鼠的情绪(Diamando，2000)。

6)本研究使小白鼠“身临其境”，结合竹林内挥发物对小鼠自发行为产生的影响，研究经森林浴处理后其行为指标的变化，评价了竹林的保健功能。但是小鼠本身的生理指标是否还受除挥发物以外的其他保健因子，如小气候、负离子、氧气含量等的影响而发生变化，还需进一步研究。

7)毛竹挥发物是多种成分的复合物，随着时间、空气温、湿度的不同，其具有不同的释放规律。本试验选择一段时间研究竹林挥发物主要成分对小鼠自发行为的影响，仅是初步结果。一年四季不同季节毛竹林挥发物对其的影响研究，以及将观赏毛竹的生态保健功能纳入园林植物的艺术效果中，使得景观艺术与生态保健完美结合在公园园林绿化中的研究工作尚需深入进行。