段亞芳，郭慧香，張利敏，董愛華

干擾是自然界普遍存在的現(xiàn)象，隨著人類活動的加劇，近年來干擾的生態(tài)學作用受到廣泛的重視［1-3］。土壤是旅游區(qū)人類活動直接沖擊的主要對象，對人類活動反應較為敏感，在維持旅游景區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定方面起著重要作用［4-6］。旅游是人為干擾的一種重要表現(xiàn)形式，迅猛發(fā)展的旅游業(yè)勢必會對環(huán)境產(chǎn)生一定的影響［7-9］。在此背景下，需要在資源的保護與利用之間尋求人與自然的平衡點，即旅游區(qū)生態(tài)系統(tǒng)在保證健康安全情況下所能承受的最大干擾限度［4-5，10］。旅游干擾對土壤的影響主要來自于游客及車輛的踐踏、旅游設施的修建與使用以及旅游干擾帶來的環(huán)境污染等方面，體現(xiàn)在土壤理化性質(zhì)的改變、土壤生物性狀的變化及土壤侵蝕與水土流失［4－6，10］。國外旅游對植物和土壤影響的研究始于20世紀60年代，主要涉及到踐踏、露營等不同類型與不同強度旅游干擾對物種多樣性及土壤理化性質(zhì)的影響等［1，5］;國內(nèi)對土壤的影響研究主要始于20世紀90年代后期，由于起步較晚，國內(nèi)旅游生態(tài)影響研究的深度和廣度較為匱乏，涉及的植物群落和區(qū)域環(huán)境也相對較少，主要集中在土壤壓實導致的容重、含水量、硬度等物理指標的影響上，并且研究結論也不甚一致，無法滿足旅游干擾對生態(tài)環(huán)境的響應及應對措施［11－16］。嵩山是中國著名的山岳型風景名勝區(qū)，旅游開發(fā)早、強度大，景區(qū)內(nèi)植物群落和土壤分布具有明顯的垂直地帶性，在山岳風景區(qū)中具有一定的代表性。鑒于此，筆者著重分析和探討了不同強度旅游干擾對嵩山風景區(qū)不同海拔土壤性質(zhì)的影響，以利于加深理解旅游干擾對土壤的影響效應與影響機制，為嵩山風景區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護及管理措施的制訂提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

嵩山(中岳)位于河南省中部，屬秦嶺向東延伸的余脈之一，以其秀麗的自然風光、人文景觀和珍貴的地質(zhì)遺跡聞名于世，景區(qū)內(nèi)有全國和河南省重點文物保護單位各13處，鄭州市重點文物保護單位127處。嵩山風景區(qū)主要由太室山風景區(qū)和少室山風景區(qū)等組成，太室山風景區(qū)位于太室山南坡，是傳統(tǒng)上的嵩山風景區(qū)。嵩山風景區(qū)屬溫帶大陸性季風氣候，海拔1 200 m以下屬于暖溫帶，以上屬于中溫帶，垂直高差在1 000 m以上，最高峰為峻極峰，海拔1 494 m，海拔1 000 m以上為斷塊中山山地，坡度為50°～60°，土層淺薄，植被覆蓋度低;500～1 000 m為低山丘陵，坡度多在30°以下，土層較厚，植被覆蓋度大。年平均氣溫14.2℃，年降水量500～600 mm，植被和土壤的垂直地帶性十分明顯，山底到山頂依次出現(xiàn)褐土性土或潮褐土－灌叢或農(nóng)作物帶(海拔600 m以下)、淋溶褐土－針闊混交林帶(海拔600～900 m)、棕壤－落葉闊葉林帶(海拔900 m以上)。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設置 2013年9月，使用GPS，在河南嵩山風景區(qū)沿不同海拔將其分為山腳、山腰和山頂3個樣地，景點樣點選擇在嵩陽書院(海拔455 m，山底)、石船(海拔930 m，山腰)和天爺廟(海拔1 490 m，山頂)。距離旅游線路的遠近反映了旅游干擾的干擾強度，因此，旅游干擾的強度根據(jù)距離旅游線路的遠近劃分，游客干擾范圍主要集中在距離旅游線路0～80 m，超過80 m幾乎無游人活動，將旅游干擾強度劃分為3級:輕度干擾(遠離旅游線路，樣地距旅游線路為60～80 m，幾乎沒有游人到達，樣地內(nèi)沒有或很少有人活動的痕跡;LD)，中度干擾(靠近旅游線路樣地，距旅游線路在30～60 m，有少量游人到達，樣地內(nèi)有少量的旅游垃圾及游人踏痕;MD)，高度干擾(緊挨旅游線路，樣地距旅游線路0～30 m，游人很多、人為活動痕跡明顯，樣地內(nèi)有大量的旅游垃圾，到處是游人踩踏的痕跡;HD)，對照區(qū)域(選擇超過80 m范圍幾乎游人活動區(qū)域;CK)。

1.2.2 樣品采集及測定 每個樣地分別在不同旅游干擾類型及對照設置5個采樣點。每個采樣點土壤0～20 cm表層土，五點取樣法采集0～20 cm土樣混合，最后保留1 kg左右的混合樣品。所取土樣分為2份:一份裝自封袋中，測定土壤含水量(烘干法，%)和酶活性;一份自然風干(20 d)去除碎片和部分根后過0.5 mm篩，測定土壤養(yǎng)分及理化性質(zhì);環(huán)刀法測定土壤容重(g·cm－3)和總孔隙度(%)。

土壤性質(zhì)的測定:pH值采用電極電位法測定［m(土)∶m(水)=1∶2.5］;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－1)測定采用重鉻酸鉀氧化外加熱法;全氮(g·kg－1)采用凱氏定氮法;堿解氮采用NaOHH3BO3法測定;土壤全磷(g·kg－1)采用NaOH熔融－鉬銻抗比色法;有效磷(mg·kg－1)采用NaHCO3浸提－鉬銻抗比色法測定;全鉀(g·kg－1)采用火焰分光光度法;有效鉀(mg·kg－1)采用乙酸銨浸提－原子吸收分光光度計法［17］。

土壤蔗糖酶活性采用3，5－二硝基水楊酸比色法(mg·g－1·d－1);脫氫酶活性采用三苯基四唑氯化物(TTC)法(μg·g－1·d－1);脲酶活性采用苯酚鈉比色法(mg·g－1·d－1);磷酸酶活性測定采用磷酸苯二鈉法(mg·g－1·d－1)［18］。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003.0和SPSS 18.0進行數(shù)據(jù)分析。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和最小顯著法(LSD)進行多重比較，用Pearson相關性系數(shù)檢驗各指標的的相關性，Origin 8.6作圖。

2 結果與分析

2.1 旅游干擾對不同海拔嵩山風景區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響

由表1可知，不同海拔旅游干擾對土壤理化性質(zhì)具有較大的影響，在旅游干擾條件下，土壤理化性質(zhì)在山底、山腰和山頂之間具有較大差異，而山底、山腰和山頂土壤理化性質(zhì)隨旅游干擾強度的變化表現(xiàn)出一致的規(guī)律性。由表1可知，pH值變化范圍為6.0 ～7.0，電導率變化范圍為 65.3 ～93.7 μs·cm－2，水分變化范圍 6.0% ～ 13.6%，容重變化范圍為0.821 ～1.451 g·cm－3，總孔隙度變化范圍為31.26～39.27%。隨著旅游干擾強度的增加，山腳、山腰和山頂土壤pH、水分和總孔隙度明顯降低;土壤電導率和容重則明顯增加。同等干擾水平和對照處理下，土壤電導率和水分基本表現(xiàn)為山頂＞山腰＞山腳，土壤pH值、容重和總孔隙度基本表現(xiàn)為山腳＞山腰＞山頂，局部有所波動。

表1 旅游干擾對不同海拔嵩山風景區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響Table 1 Impacts of tourism disturbance on soil properties at different elevations in Songshan scenic area

2.2 旅游干擾對嵩山風景區(qū)不同海拔土壤養(yǎng)分的影響

由表2可知，不同海拔旅游干擾對土壤養(yǎng)分具有較大的影響，在旅游干擾條件下，土壤養(yǎng)分在山底、山腰和山頂之間具有較大差異，而山底、山腰和山頂土壤養(yǎng)分隨旅游干擾強度的變化表現(xiàn)出一致的規(guī)律性。土壤總碳范圍為7.36～14.31 g·kg－1，有機碳范圍為 6.03 ～13.25 g·kg－1，全氮變化范圍為 0.98 ～1.86 g·kg－1，堿解氮變化范圍為6.59 ～27.45 mg·kg－1，全磷變化范圍為 0.832 ～0.927 g·kg－1，有效磷變化范圍為 1.268 ～ 1.698 mg·kg－1，全鉀變化為23.14 ～ 33.18 g·kg－1，有效鉀變化范圍在 18.35 ～31.45 mg·kg－1，其中土壤鉀素變化幅度較大，對旅游干擾表現(xiàn)得最為敏感。隨著干擾強度的增加，土壤碳素和氮素均明顯降低，表明了旅游干擾降低了土壤碳素和氮素含量，但輕度旅游干擾對土壤碳素和氮素含量影響并不大;全鉀和有效鉀隨干擾強度的增加而增加，由此表明了旅游干擾增加了土壤鉀素含量;LD，MD和HD與CK土壤全磷和有效磷并沒有明顯差異，表明了旅游干擾并沒有影響土壤磷素的變化。同等干擾水平和對照處理條件下，除了土壤磷素外，土壤養(yǎng)分各指標基本表現(xiàn)為山頂＞山腰＞山腳，局部有所波動。

表2 旅游干擾對嵩山風景區(qū)不同海拔土壤養(yǎng)分的影響Table 2 Impacts of tourism disturbance on soil nutrients sat different elevations in Songshan scenic area

2.3 旅游干擾對嵩山風景區(qū)不同海拔土壤酶活性的影響

土壤酶活性能夠靈敏地反映土壤管理措施的變化，可用于表征土壤養(yǎng)分循環(huán)速率。由表3可知，不同海拔旅游干擾對土壤酶活性具有較大的影響，在旅游干擾條件下，土壤酶活性在山底、山腰和山頂之間具有較大差異，而山底、山腰和山頂土壤酶活性隨旅游干擾強度的變化表現(xiàn)出一致的規(guī)律性。土壤蔗糖酶、脫氫酶、脲酶和堿性磷酸酶活性變化范圍分別在 82.41 ～167.25 mg·g－1·d－1，0.214 ～0.612 μg·g－1·d－1，0.107 ～0.889 mg·g－1·d－1，95.3 ～ 305.1 mg·g－1·d－1，其中土壤蔗糖酶和堿性磷酸酶變化幅度較大，對旅游干擾表現(xiàn)得最為敏感。隨著干擾強度的增加，土壤蔗糖酶、脫氫酶、脲酶和堿性磷酸酶活性均明顯降低，表明了旅游干擾降低了土壤蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性。同等干擾水平和對照處理條件下，土壤酶活性基本表現(xiàn)為山頂＞山腰＞山腳，局部有所波動。

表3 旅游干擾對嵩山風景區(qū)不同海拔土壤酶活性的影響Table 3 Impacts of tourism disturbance on soil enzyme activity at different elevations in Songshan scenic area

2.4 嵩山風景區(qū)土壤因子之間的相關性分析

由表4可知，土壤pH值與總碳、有機碳、堿解氮、有效磷、全鉀、蔗糖酶、脫氫酶和脲酶活性呈極顯著負相關(p＜0.01)，與有效鉀和堿性磷酸酶活性呈顯著負相關(p＜0.05);電導率與蔗糖酶活性呈極顯著正相關(p＜0.01)，與全氮和脫氫酶活性呈顯著正相關(p＜0.05);水分與總碳、有機碳、全氮、堿解氮、有效磷、全鉀、有效鉀、蔗糖酶、脫氫酶和脲酶活性呈極顯著正相關(p＜0.01)，與全磷和堿性磷酸酶活性呈顯著正相關(p＜0.05);容重與總碳、全氮、有效鉀、蔗糖酶和堿性磷酸酶活性呈極顯著負相關(p＜0.01)，與有機碳、堿解氮、全鉀、脲酶活性呈顯著負相關(p＜0.05);總孔隙度與有機碳呈極顯著正相關(p＜0.01)，與總碳、全鉀和脫氫酶活性呈顯著正相關(p＜0.05)。綜合表4可知，土壤養(yǎng)分及酶活性與溫度和水分具有顯著或極顯著正相關性(表4)，說明了在旅游干擾條件下，土壤中溫度和水分對土壤養(yǎng)分及酶活性具有正相關的依賴性;而土壤養(yǎng)分及酶活性與pH和容重具有顯著或極顯著的負相關性，說明了土壤中pH值和容重對土壤養(yǎng)分及酶活性具有負相關的依賴性。

表4 嵩山風景區(qū)土壤因子之間的相關分析Table 4 Pearson’s correlation coefficients among soil factors in Songshan scenic area

續(xù)表4Continuing table 4

3 討論與結論

旅游干擾對土壤性質(zhì)的影響是旅游生態(tài)學研究的重點內(nèi)容。本研究表明，旅游干擾增加了土壤容重和電導率，降低了土壤總孔隙度、含水量和pH，這與大量學者研究結果一致［13～15，19］，游人踐踏使地表植被遭破壞，造成土壤中黏粒流失，孔隙度下降，同時土壤的持水能力也隨之下降。隨著旅游干擾強度的增大，土壤緊實度增加，進一步導致土壤容重的增大，因此，高強度旅游干擾下的土壤更容易退化。從目前的研究結果來看，旅游對土壤酸堿度變化的研究還存在分歧，這與外源物質(zhì)的性質(zhì)有關，干擾類型和外源垃圾輸入種類對pH值起著至關重要的作用［13，16］。本研究結果還表明，旅游干擾降低了土壤碳素和氮素，增加了土壤鉀素，土壤磷素則不受旅游干擾的影響，土壤受旅游干擾影響范圍可達游徑外80 m左右(LD)，以30 m內(nèi)較為顯著(HD)。受旅游干擾的影響，地面植被破壞強烈，土壤的裸露面積和板結程度增大，植物凋落物歸還量減少，從而減少了土壤的有機質(zhì)來源，加上植被破壞后的水土流失，使得土壤有機質(zhì)含量降低［14，16，19－20］;土壤有機質(zhì)作為氮素的重要來源，其消長與土壤有機質(zhì)含量的變化相一致［21］。隨著旅游干擾強度的增加，土壤中的鉀素被不斷釋放，植物對鉀素不斷吸收利用及淋溶作用的影響使得土壤內(nèi)部全鉀、有效鉀含量逐漸降低［22］，而土壤磷素含量的變化并不顯著。說明土壤中磷素對旅游干擾缺乏響應，主要是由于磷素是一種沉積性元素，由母質(zhì)類型和成土條件決定，在土壤中的存在形式較穩(wěn)定、不易流失［23］。蔗糖酶活性是表征土壤碳素循環(huán)和土壤微生物代謝活性的重要酶，能夠反映土壤有機碳累積與分解轉(zhuǎn)化規(guī)律［24－25］。旅游干擾還降低了土壤蔗糖酶活性，從而減少了植物凋落物、根系的分泌物和衰亡的根;土壤脫氫酶活性作為微生物氧化還原系統(tǒng)的指標，能較好地表征土壤中微生物的氧化能力［24－25］，旅游干擾抑制了微生物的生長和繁殖，在一定程度上降低了脫氫酶活性及其來源;脲酶活性可用以指示土壤氮素循環(huán)及其相關的土壤活性［24－25］，旅游干擾降低了土壤脲酶活性，與同期土壤氮素含量變化一致。磷酸酶作為土壤中最活躍的一類酶能夠促進有機磷化合物的水解和提高土壤磷元素的有效性［24－25］。本研究中土壤磷酸酶活性與同期土壤磷素的變化不盡一致，可能與磷素在土壤中的轉(zhuǎn)化和循環(huán)有關。此外，旅游干擾對土壤性質(zhì)的影響與特定干擾效應與干擾類型有很大關系。旅游干擾影響土壤性質(zhì)的原因究竟與干擾類型有關，還是其他因素起作用，尚有待于進一步探討。

嵩山風景區(qū)是典型的山岳型景區(qū)，主要景點位于海拔較高的山上，隨海拔高度的增加，旅游干擾也增大，但旅游干擾對土壤性質(zhì)的影響效應，并未有明顯的隨海拔增加而增大的趨勢。這主要是由于景區(qū)內(nèi)地形復雜，區(qū)域環(huán)境條件差異大，旅游干擾大的地段由于環(huán)境因素提高了抗干擾能力，在一定程度上減緩了旅游干擾對環(huán)境的沖擊作用;另一方面，從旅游干擾的一般規(guī)律來說，在旅游干擾的初期會表現(xiàn)出明顯的生態(tài)效應，但在干擾達到一定的時間和強度后，影響效應逐漸減小。本研究表明，旅游干擾已經(jīng)對嵩山風景區(qū)土壤產(chǎn)生了一定的負面效應，使景區(qū)土壤結構呈惡化的趨勢，土壤肥力下降，生態(tài)環(huán)境脆弱，并且加劇了土壤侵蝕及養(yǎng)分流失，進而引起植物和景觀的變化。因此，必須采取有效的措施來減輕旅游對環(huán)境的負面影響。建議嵩山風景區(qū)制訂合理的旅游環(huán)境容量，采取適當分流游客的措施，提高旅游者的環(huán)保意識，從而減少旅游干擾的強度和范圍，防止土壤生態(tài)環(huán)境的進一步惡化，維護土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡，還可嘗試通過改善土壤結構與性質(zhì)的一些技術方法來減輕旅游干擾的負面效應，有效地改善土壤狀況，增加景區(qū)的抗干擾能力。

［1］ JOHNSON E A，MIYANISHI K.Plant disturbance ecology:the process and the response［M］.New York:Academic Press，2010.

［2］ BESAW L M，THELEN G C，SUTHERLAND S，et al.Disturbance，resource pulses and invasion:short-term shifts in competitive effects，not growth responses，favour exotic annuals［J］.Journal of Applied Ecology，2011，48(4):998－1006.

［3］ FLEMING T H，RACY P A.Island bats:evolution，ecology，and conservation［M］.Chicago:University of Chicago Press，2010.

［4］ MONZ C A，PICKERING C M，HADWEN W L.Recent advances in recreation ecology and the implications of different relationships between recreation use and ecological impacts［J］.Frontiers in Ecology and the Environment，2013，11(8):441 －446.

［5］ PICKERING C M，HILL W.Impacts of recreation and tourism on plant biodiversity and vegetation in protected areas in Australia［J］.Journal of Environmental Management，2007，85(4):791 －800.

［6］ ZHAO M F，XI J C，GE Q S.Dynamic response of water quality change in the Liupan Mountain eco-tourism area to the human-induced tourism disturbance［J］.Resources Science，2011，33(09):1815 －1821.

［7］ HALL C M，PAGE S J.The geography of tourism and recreation:environment，place and space［M］.London:Routledge，2014.

［8］ BUCKLEY R.Tourism and environment［J］.Annual Review of Environment and Resources，2011，36:397－416.

［9］ KIM K，UYSAL M，SIRGY M J.How does tourism in a community impact the quality of life of community residents［J］?Tourism Management，2013，36:527 －540.

［10］ CRONK Q C B，F(xiàn)ULLER J L.Plant invaders:the threat to natural ecosystems［M］.London:Routledge，2014.

［11］ ZHANG J T，XIANG C L，LI M.Effects of tourism and topography on vegetation diversity in the subalpine meadows of the Dongling Mountains of Beijing，China［J］.Environmental Management，2012，49(2):403 －411.

［12］劉鴻雁，張金海.旅游干擾對香山黃櫨林的影響研究［J］.植物生態(tài)學報，1997，21(2):191 －196.

［13］管東生，林衛(wèi)強，陳玉娟.旅游干擾對白云山土壤和植被的影響［J］.環(huán)境科學，1999(6):6－9.

［14］鞏劼，陸林，晉秀龍，等.黃山風景區(qū)旅游干擾對植物群落及其土壤性質(zhì)的影響［J］.生態(tài)學報，2009，29(5):2239－2251.

［15］馬建華，朱玉濤.嵩山景區(qū)旅游干擾對土壤組成和性質(zhì)的影響［J］.土壤學報，2009，46(1):164 －168.

［16］陸林，鞏劼，晉秀龍.旅游干擾對黃山風景區(qū)土壤的影響［J］.地理研究，2011，30(2):209 －223.

［17］鮑坦.土壤農(nóng)化分析［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

［18］周禮愷，張志明.土壤酶活性的測定方法［J］.土壤通報，1980，5(1):37 －38.

［19］李靈，張玉，江慧華，等.旅游干擾對武夷山風景區(qū)土壤質(zhì)量的影響［J］.水土保持研究，2009，16(6):56－62.

［20］李鵬，濮勵杰，章錦河.旅游干擾對土壤環(huán)境影響的國內(nèi)研究進展［J］.地理科學進展，2012，31(8):1097－1105.

［21］白軍紅，鄧偉，張玉霞，等.洪泛區(qū)天然濕地土壤有機質(zhì)及氮素空間分布特征［J］.環(huán)境科學，2002，23(2):77－81.

［22］何首林，方德華，王守生，等.菌根真菌對茶樹吸收磷、鉀素的影響［J］.核農(nóng)學報，1997，11(1):45－48.

［23］宋春，韓曉增.長期施肥條件下土壤磷素的研究進展［J］.土壤，2009，41(1):21 －26.

［24］呂國紅，周廣勝，趙先麗，等.土壤碳氮與土壤酶相關性研究進展［J］.遼寧氣象，2005，2(5):6 －8.

［25］萬忠梅，宋長春.土壤酶活性對生態(tài)環(huán)境的響應研究進展［J］.土壤通報，2009(4):951－956.