趙 建 昌

(寶雞文理學院 歷史文化與旅游系, 陜西 寶雞 721013)

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旅游干擾對賀蘭山典型草原生物多樣性及土壤性質的影響

趙 建 昌

(寶雞文理學院 歷史文化與旅游系, 陜西 寶雞 721013)

摘要：[目的] 探討旅游干擾對賀蘭山典型草原生物多樣性及土壤性質的影響，進一步理解旅游干擾的生態(tài)影響效應與機制，為風景區(qū)資源與環(huán)境的保護管理提供參考。 [方法] 采用樣方法對賀蘭山景區(qū)主要游覽線路兩側植物群落及其土壤進行了調查,分析了不同強度旅游干擾(低度旅游干擾，中度旅游干擾，重度旅游干擾)對植物群落及其土壤性質的影響。 [結果] (1) 旅游干擾顯著降低了植被覆蓋度、枯落物含量、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和多樣性指數(shù)(p<0.05); (2) 旅游干擾對土壤理化性質具有較大影響,土壤容重隨著干擾強度的增加而增加,含水量和電導率隨著干擾強度的增加而降低; (3) 在旅游干擾條件下,土壤微生物量碳和氮變化幅度較大,對旅游干擾表現(xiàn)最為敏感; (4) 隨著旅游干擾強度的增加,土壤有機碳、全氮、堿解氮和微生物量碳、氮均明顯降低,全鉀和有效鉀隨干擾強度的增加而增加; (5) 旅游干擾區(qū)域土壤養(yǎng)分指標相關性基本與對照區(qū)域相一致,土壤全量養(yǎng)分均與其對應的有效養(yǎng)分呈極顯著正相關(p<0.01)。 [結論] 中度旅游干擾并沒有影響植被屬性;旅游干擾對土壤性質有一定影響,而此影響并沒有改變土壤養(yǎng)分因子之間的相互作用效應。

關鍵詞：旅游干擾; 賀蘭山; 典型草原; 生物多樣性; 土壤性質

生物多樣性是生物與生物之間、生物與環(huán)境之間復雜關系的體現(xiàn)，也是生物資源豐富多彩的標志和人類賴以生存的基礎，具有重要的生態(tài)價值[1-2]。隨著人類活動范圍和強度的不斷擴大，迅猛發(fā)展的旅游業(yè)勢必會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，在此活動下生物多樣性正遭受前所未有的破壞和威脅[3-5]。旅游的快速發(fā)展不可避免地給旅游地生態(tài)環(huán)境及多樣性帶來一定負面影響,并且加劇了生物與環(huán)境之間的矛盾,因此，在保證旅游發(fā)展的同時必須在資源的保護與利用之間尋求新的平衡點,即探究旅游地生態(tài)系統(tǒng)所能承受的最大干擾限度,這是旅游地制定生態(tài)管理策略的重要依據(jù)[3-5]。由此可見，加強人為干擾下生物多樣性動態(tài)變化及生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律的研究具有極為重要的理論和現(xiàn)實意義[3-5]。

近年來，隨著旅游干擾的不斷加劇，加之管理措施尚未完善，賀蘭山生物多樣性和生態(tài)環(huán)境受到了嚴重影響，部分景區(qū)已表現(xiàn)為裸地出現(xiàn)、生境破碎、物種多樣性下降等情況，適當控制旅游開發(fā)力度，保護該景區(qū)的生物多樣性，在指導旅游干擾的建設、植被和土壤肥力恢復、改善生態(tài)環(huán)境等方面具有重要的理論基礎和實踐意義[6-11]。

當前大量學者研究了旅游干擾對中國各景區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響[6-9,12-15]，尚未見關于不同人為干擾下生物多樣性及土壤性質變化的研究報道。

鑒于此，筆者著重分析不同強度旅游干擾對賀蘭山典型草原生物多樣性及土壤性質的影響，探討不同強度人為干擾下生物多樣性變化規(guī)律以及人類活動對生物多樣性的影響，旨在進一步理解旅游干擾的生態(tài)影響效應與機制，為風景區(qū)資源與環(huán)境的保護管理提供參考。

1材料與方法

1.1　研究區(qū)概況

研究區(qū)賀蘭山典型草原位于亞洲荒漠東部的阿拉善左旗(37°41′—41°52′N，103°21′—106°51′E)，總面積約為8.04×104km2，溫帶大陸氣候，年均溫8.3 ℃，≥10 ℃年積溫3 000～3 500 ℃，無霜期120～180 d，年降水量60～200 mm，主要集中在5—9月。由于阿拉善左旗山體相對高差大，使大氣降水、植被及土壤類型具有明顯的垂直分布規(guī)律，隨海拔的降低，植被類型的分布依次為高寒草甸(2 500 m，高山蒿草群落，草甸土，山地類型)、典型草原〔2 000 m，長芒草(Stipabungeana)+針茅(Stipacapillata)+冷蒿群落(Artemisiafrigida)，棕鈣土，沖積扇〕、荒漠化草原〔1 720 m，紅砂(Reaumuriasongarica)+針茅群落(S.grandis)，淺棕鈣土，沖積平原〕和草原化荒漠〔1 400 m，小葉錦雞兒(Caraganamicrophylla)群落，棕鈣土，沖積平原〕，本研究選取海拔2 000 m的典型草原，分布于阿拉善左旗低山部位，能夠代表賀蘭山的主要地貌類型，并且旅游季游客人數(shù)明顯高于其他區(qū)域，旅游旺季大量游客在此區(qū)域留足和憩息，對典型草原的破壞較為嚴重，部分長芒草和針茅群落逐級退化為小葉錦雞兒和貓頭刺(Oxytropisaciphylla)等群落。

1.2　研究方法

1.2.1樣地設置及植物采集采用野外調查和室內化驗分析相結合的方法。于2013年7月沿賀蘭山中段(西坡)在海拔2 000 m左右選取典型草原，旅游干擾的強度根據(jù)距離旅游線路的遠近劃分，距離能夠反映出旅游活動的干擾強度(距離愈近，干擾愈大，距離愈遠，干擾愈小)。

在充分考察的基礎上，旅游干擾主要范圍在0～80 m，超過80 m范圍幾乎沒有游人活動，將旅游干擾劃分為3級：輕度干擾(LD)遠離旅游線路，樣地距旅游線路在60～80 m，幾乎沒有游人到達，樣地內沒有或很少有人活動的痕跡；中度干擾(MD)靠近旅游線路樣地距旅游線路在30～50 m，有少量游人到達，樣地內有少量的旅游垃圾及游人踏痕；高度干擾(HD)緊挨旅游線路，樣地距旅游線路在0～20 m，游人很多、人為活動痕跡明顯，樣地內有大量的旅游垃圾、到處是游人踩踏的痕跡；對照區(qū)域(CK)選擇超過80 m范圍幾乎游人活動區(qū)域。

在每個樣地中按“S”型曲線選定10個1 m×1 m樣方，共完成樣方40個，并收集枯落物含量，調差各樣地中物種數(shù)的蓋度、高度和密度并計算其重要值和多樣性指數(shù)，計算公式如下[16]：

(1) Patrick豐富度指數(shù)：

Pa=S

(1)

(2) Shannon—Wiener 多樣性指數(shù)(H)：

H=-∑PilnPi

(2)

(3) Simpson優(yōu)勢度指數(shù)(D)：

D=1-∑(Pi)2

(3)

(4) Pielou 均勻度指數(shù)(JP)：

JP=-∑PilnPi/lnS

(4)

JP=H/lnS

式中：S——樣方內物種數(shù)目；Pi——樣方內種的相對重要值；重要值Pi=(相對覆蓋度+相對高度+相對多度)/3

1.2.2土壤采集及樣品的測定取植物樣的同時，五點取樣法采集0—20 cm土樣混合，所取土樣分為3份，一份裝自封袋中，測定土壤含水量(烘干法，%)；一份自然風干(20 d)去除碎片和部分根后過2 mm篩，測定土壤養(yǎng)分及理化性質；一份放入4℃冰箱中測定土壤微生物量，在取樣點附近挖取剖面測定土壤容重(環(huán)刀法，g/cm3)，并計算土壤總孔隙度(%)。

土壤性質的測定：pH采用電極電位法測定(1∶2.5土水比)；電導率采用P4多功能測定儀測定；全鹽(%)采用電導法；土壤有機碳含量(g/kg)測定采用重鉻酸鉀氧化外加熱法；全氮(g/kg)用凱氏定氮法；堿解氮采用NaOH—H3BO3法測定；土壤全磷(g/kg)用NaOH熔融—鉬銻抗比色法；有效磷(mg/kg)采用NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測定；全鉀(g/kg)采用火焰分光光度法；有效鉀(mg/kg)采用乙酸銨浸提—原子吸收分光光度計法[17]；氯仿熏蒸—K2SO4浸提法測定土壤微生物量碳和氮(mg/kg)[18]。

1.3　數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2003.0和SPSS 18.0對數(shù)據(jù)統(tǒng)計，統(tǒng)計學檢驗采用單因素方差分析(One-way ANOVA)和最小顯著法(LSD)，Pearson相關性系數(shù)檢驗土壤養(yǎng)分指標的的相關性，作圖采用Origin 8.6。

2結果與分析

2.1　旅游干擾對植被的影響

由表1可知，旅游干擾對賀蘭山典型草原植被具有較大的影響，在旅游干擾條件下，植被覆蓋度變化范圍在15～93，枯落物含量變化范圍在9.3～56.3 g/m2，豐富度指數(shù)變化范圍在1.9～5.6，均勻度指數(shù)變化范圍在0.21～0.82，多樣性指數(shù)變化范圍在1.02～2.37，優(yōu)勢度指數(shù)變化范圍在0.69～0.82；隨著干擾強度的增加，植被覆蓋度、枯落物含量、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和多樣性指數(shù)均明顯降低，從植被覆蓋度、枯落物含量、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和多樣性指數(shù)來看，MD與CK均沒有顯著差異(p>0.05)，而顯著高于LD和HD(p<0.05)，其中LD與HD沒有顯著差異(p>0.05)，表明了旅游干擾顯著降低了植被覆蓋度、枯落物含量、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和多樣性指數(shù)(p<0.05)，而MD并沒有影響到植被屬性；CK與LD，MD和HD優(yōu)勢度指數(shù)并沒有顯著差異(p>0.05)，由此表明，旅游干擾并沒有影響植被優(yōu)勢度指數(shù)。

表1　旅游干擾對賀蘭山典型草原植被的影響

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)； LD表示輕度干擾，MD表示中度干擾，HD表示高度干擾。下同。

2.2　旅游干擾對土壤理化性質的影響

由表2可知，旅游干擾對賀蘭山典型草原土壤理化性質具有較大的影響，在旅游干擾條件下，土壤容重范圍在0.823～1.536 g/cm3，pH值變化范圍在7.51～8.75，含水量指數(shù)變化范圍在6.51%～9.37%，電導率變化范圍在63.78～92.78 μs/cm2；隨著干擾強度的增加，土壤含水量和電導率明顯降低，LD和CK土壤含水量顯著高于MD和HD(p<0.05)，MD和HD土壤含水量達到顯著差異(p<0.05)，CK土壤電導率顯著高于旅游干擾，LD，MD和HD土壤電導率差異并不顯著(p>0.05)；土壤容重隨著干擾強度的增加而增加，其中LD土壤容重與CK差異并不顯著(p>0.05)，但均與MD和HD達到顯著差異(p<0.05)；CK與LD，MD和HD pH值并沒有顯著差異(p>0.05)，由此表明，旅游干擾并沒有影響pH值。

2.3　旅游干擾對土壤養(yǎng)分的影響

由表3可知，旅游干擾對賀蘭山典型草原土壤養(yǎng)分具有較大的影響，在旅游干擾條件下，土壤有機碳范圍在6.12～10.36 g/kg，全氮變化范圍在0.52～0.98 g/kg，堿解氮變化范圍在5.12～11.36 mg/kg，全磷變化范圍在0.92～1.03 g/kg，有效磷變化范圍在1.23～1.62 mg/kg，全鉀變化范圍在19.25～30.45 g/kg，有效鉀變化范圍在23.58～32.78 mg/kg，微生物量碳變化范圍在51.36～120.35 mg/kg，微生物量氮變化范圍在21.39～53.78 mg/kg，其中微生物量碳和氮變化幅度較大，對旅游干擾表現(xiàn)的最為敏感；隨著干擾強度的增加，土壤有機碳、氮素和微生物量碳、氮均明顯降低，MD和CK土壤有機碳、全氮、堿解氮和微生物量碳差異并不顯著(p>0.05)，但顯著高于LD和HD(p<0.05)，其中LD和HD土壤有機碳、氮素和微生物量碳、氮均達到差異顯著(p<0.05)，CK微生物量氮則顯著高于LD，MD和HD(p<0.05)，表明了旅游干擾降低了土壤碳素和氮素含量，但MD并沒有影響土壤碳素和氮素含量；全鉀和有效鉀隨干擾強度的增加而增加，不同強度干擾下全鉀和有效鉀均達到差異顯著(p<0.05)，其中MD與CK有效鉀之間差異并不顯著(p>0.05)，表明了旅游干擾增加了土壤鉀素含量；CK與LD，MD和HD 土壤磷素(全磷和有效磷)并沒有顯著差異(p>0.05)，由此表明，旅游干擾并沒有影響土壤磷素的變化。

表2　旅游干擾對土壤理化性質的影響

表3　旅游干擾對土壤養(yǎng)分的影響

2.4　植被與土壤因子相關分析

由表4可知，旅游干擾區(qū)域有機碳與全氮、堿解氮、全鉀、微生物量碳和氮呈極顯著正相關，與有效鉀呈顯著正相關；全氮與堿解氮和微生物量氮呈極顯著正相關，與全鉀呈顯著正相關；堿解氮與有效鉀和微生物量氮呈顯著正相關；全磷與有效磷呈極顯著正相關，與全鉀呈顯著正相關；有效磷與全鉀和有效鉀呈顯著正相關；全鉀與有效鉀呈極顯著正相關，與微生物量碳和氮呈顯著正相關；微生物量碳與微生物量氮呈極顯著正相關。

由表5可知，對照區(qū)域土壤養(yǎng)分指標相關性基本與旅游干擾區(qū)域相一致，有機碳與全氮、堿解氮、全鉀、微生物量碳和氮呈極顯著正相關，與有效鉀呈顯著正相關；全氮與堿解氮、全鉀和微生物量氮呈極顯著正相關；堿解氮與有效磷和微生物量氮呈極顯著正相關，與有效鉀和微生物量碳呈顯著正相關；全磷與有效磷呈極顯著正相關；有效磷與全鉀呈顯著正相關；全鉀與有效鉀呈極顯著正相關，與微生物量碳和氮呈顯著正相關；微生物量碳與微生物量氮呈極顯著正相關。

表4　旅游干擾區(qū)土壤養(yǎng)分指標相關分析

注：**相關性在0.01水平上顯著(雙尾檢驗)； *相關性在0.05水平上顯著(雙尾檢驗)。下同。

表5　對照區(qū)域土壤養(yǎng)分指標相關分析

3討論與結論

生物多樣性變化與生境緊密相關，生物因子尤其是人為干擾對生物多樣性的改變影響頗大[3-5]。大量研究表明中度干擾(如旅游干擾、放牧干擾、水淹干擾等)會導致生物多樣性會增加，對生物的發(fā)展是健康有利的[7-9,19-20]。本研究中不同強度旅游干擾對生物多樣性造成的影響程度不同(表1)，結果顯示了旅游干擾并沒有影響賀蘭山典型草原植被優(yōu)勢度指數(shù)(p>0.05)，旅游的過度開發(fā)和游客大面積的踩踏顯著降低了植被覆蓋度、枯落物含量、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和多樣性指數(shù)(p<0.05)，而中度旅游干擾下各項物種多樣性指數(shù)值顯著高于HD和LD，表明了旅游干擾在一定程度上提高了生物群落的多樣性。由于生境因子及物種的生存策略，旅游干擾并沒有改變其優(yōu)勢物種，此外，旅游干擾可能會降低群落的穩(wěn)定性，對此，未來應側重于研究旅游干擾條件下生物多樣性穩(wěn)定及維持機制。

土壤養(yǎng)分不僅能是土壤“營養(yǎng)庫”，而且能顯著影響有效養(yǎng)分的供應能力[21-22]。本研究中不同強度旅游干擾對土壤性質所造成的影響程度不盡一致(表2和3)，旅游所引起的土壤壓實等加劇了養(yǎng)分的流失，最終導致土壤結構的改變和肥力的下降，并且也可能對植物的生長發(fā)育和生態(tài)環(huán)境質量產(chǎn)生一定影響。Adkinson認為枯落物的變化和土壤壓實可能是對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要的效應[23]，本研究中旅游干擾減少了典型草原枯落物含量，從而加劇了水土流失，減少土壤的養(yǎng)分供給，并且降低了土壤中微生物活動和酶活性，進而對整個土壤—植物系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。大量研究表明旅游干擾會降低土壤養(yǎng)分，也有研究表明干擾會造成土壤養(yǎng)分含量增加，這與干擾效應、類型以及滲入土壤中物質有關[6-9,13-14]。本研究中旅游干擾增加了典型草原土壤容重，降低了土壤電導率和含水量，對pH值無顯著的影響(p<0.05)，這主要與土壤中垃圾等外源物質和性質有關。此外，旅游干擾對土壤養(yǎng)分的影響較為明顯(表2)，但3種營養(yǎng)元素(碳、氮、磷)的變化趨勢不同，旅游干擾對土壤養(yǎng)分的影響具體表現(xiàn)為降低了土壤碳素和氮素的含量，增加了鉀素含量，而磷素并沒有明顯變化趨勢，綜合來看，土壤微生物量(微生物量碳、氮)的變化幅度最大，對旅游干擾的擾動表現(xiàn)最為敏感。相關性分析表明旅游干擾區(qū)域和對照區(qū)域土壤碳素、氮素與鉀素均呈顯著或極顯著的正相關，而與磷素并沒有顯著的相關性(表4和5)，主要是由于磷素作為一種沉積性元素，取決于土壤母質類型和成土條件，在土壤中較穩(wěn)定、不易流失[24]，因此，旅游干擾沒有影響土壤全磷含量及其分布特征，而碳素、氮素和鉀素的變化趨勢與上述研究結果相一致。此外，旅游干擾對土壤性質的影響與特定干擾效應與干擾類型有很大關系，不同干擾類型會造成土壤酸堿度的變化，而旅游干擾影響土壤性質的原因究竟與干擾類型有關還是其它因素起作用還需進一步探討。

由表4和表5的結果可知，旅游干擾區(qū)域土壤養(yǎng)分指標相關性基本與對照區(qū)域相一致，表明旅游干擾對土壤有一定影響，而此影響并沒有改變土壤養(yǎng)分因子之間的互作效應，并且土壤全量養(yǎng)分均與其對應的有效養(yǎng)分呈極顯著正相關(p<0.01)，說明其有效養(yǎng)分主要依靠于土壤全量養(yǎng)分。

旅游干擾主要受干擾強度和影響空間范圍兩方面決定，從本次試驗結果來看，旅游干擾對生物多樣性以及土壤性質有較為明顯的影響效應，但由于旅游干擾的影響范圍主要在游徑外80 m的范圍，與整個景區(qū)比較，影響地域范圍有限，就目前旅游生態(tài)影響研究結果看，旅游干擾主要在較小的時空尺度上表現(xiàn)顯著，但仍然缺乏長期監(jiān)測，而這種短期效應是否能對整個植物—土壤系統(tǒng)乃至整個旅游地生態(tài)系統(tǒng)造成明顯影響在短期內無法明確，未來我們應在較大時空尺度上長期定點研究旅游干擾對生態(tài)環(huán)境的影響及其影響機制。

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Impacts of Tourism Disturbance on Biological Diversity and Soil Properties of Typical Steppe in Helan Mountain Scenic Area

ZHAO Jianchang

(HistoryCultureandTourismDepartment,BaojiUniversityofArtsandSciences,Baoji,Shaanxi721013,China)

Abstract：[Objective] To explore impacts of tourism disturbance on biological diversity and soil properties of typical steppe in Helan Mountain scenic area in order to further understand the ecological effect and mechanism of tourism disturbance, and to provide the reference for the protection of scenic resources and environment management. [Methods] Sample investigation was conducted to different intensity of tourism disturbance (LD, lower tourism disturbance; MD, middle tourism disturbance; HD, high tourism disturbance) on biological diversity and soil properties in Helan Mountain scenic areas. [Results] (1) Tourism disturbance significantly reduced the vegetation coverage, litters, and the index of diversity, richness and evenness(p<0.05). (2) Tourism disturbance had a large influence on soil physical and chemical properties, as the interference intensity increasing, soil bulk density increased, and water content, electrical conductivity decreased. (3) Soil microbial biomass carbon and nitrogen had a larger range ability which was the most sensitive to tourism disturbance. (4) There was a marked effect on soil nutrients, soil organic carbon, total nitrogen, alkali-hydrolyzale nitrogen, microbial biomass carbon and nitrogen were significantly reduced with the interference intensity increasing, potassium and available potassium increased; (5) The basic correlation of soil nutrients factors of tourism disturbance was consistent with CK, on the whole, the total soil nutrient was significantly positive correlation to the soil available nutrients(p<0.01). [Conclusion] Moderate tourism disturbance had no effect on vegetation properties. Tourism disturbance had effects on soil properties, and the effects did not change the interactions of soil nutrient factors.

Keywords:tourism disturbance; Helan Mountain; typical steppe; biological diversity; soil properties

文獻標識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)03-0293-06

中圖分類號：Q145; Q149

收稿日期：2014-11-10修回日期：2014-12-01

資助項目：陜西省高校哲學社會科學重點研究基地項目“旅游倫理建設與旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展”(14 JZ004); 寶雞文理學院校級重點項目“關天經(jīng)濟區(qū)旅游合作發(fā)展路徑分析”(ZK11037)

第一作者：趙建昌(1974—),男(漢族),甘肅省靜寧縣人,碩士,講師,主要從事旅游影響及旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究。E-mail:zhaojianchang1974@163.com。