尚晴，王忠偉，程露

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475004）

在全球范圍內(nèi)，基于自然資源的旅游活動（Nature-based Tourism）已經(jīng)成為人們旅游休閑的重要形式。森林占陸地生態(tài)系統(tǒng)面積的1/4[1]，因空氣質(zhì)量優(yōu)良、負(fù)氧離子豐富、動植物資源多樣等特征而備受游客青睞。森林風(fēng)景區(qū)硬件設(shè)施的大幅投入以及游客接待量的大量增加，一方面有助于地方經(jīng)濟(jì)水平的快速提升，另一方面與旅游活動同步發(fā)生的開發(fā)、踩踏和垃圾排放等干擾過程對風(fēng)景區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生強(qiáng)烈的負(fù)面影響[2-3]。土壤作為森林生態(tài)系統(tǒng)的重要構(gòu)件，是生物繁衍與多樣性維持的基礎(chǔ)，相對于地表植物，其對于旅游干擾的反應(yīng)更為敏感。國內(nèi)外研究證實(shí)，風(fēng)景區(qū)內(nèi)的旅游活動通?？蓪?dǎo)致土壤緊實(shí)度[4]、土壤容重[4-5]、土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量[6-7]的顯著提高以及土壤孔隙度和含水量[8]的顯著降低。然而，旅游干擾對于部分土壤理化性質(zhì)的影響仍表現(xiàn)出一定的不確定性。例如，干擾活動可導(dǎo)致土壤pH值的提高[8-9]或降低[5]；也可引起土壤速效鉀的增加[10]或降低[9]。此外，旅游干擾還會導(dǎo)致森林土壤生物指標(biāo)的變化，如改變微生物群落結(jié)構(gòu)[11]和降低土壤酶活性[8]，從而間接地影響土壤理化性質(zhì)。

在以色列Ramat公園開展的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，旅游活動對公園土壤理化性質(zhì)（如土壤容重、濕度、pH值和有機(jī)質(zhì)）的影響依賴于干擾強(qiáng)度的大小，表現(xiàn)為在輕度干擾下變化微弱，而在重度干擾下變化顯著[12]。Iwara等研究發(fā)現(xiàn)，土壤中交換性陽離子的濃度在重度干擾活動下顯著下降[13]，進(jìn)一步調(diào)節(jié)土壤微生物群落及土壤養(yǎng)分的有效性。在我國四川碧峰峽生態(tài)旅游區(qū)開展的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中度干擾顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤有效磷含量等理化指標(biāo)，暗示著中度干擾活動對土壤理化特征有一定的積極作用[14]。綜上所述，盡管針對旅游活動及其生態(tài)效應(yīng)的研究備受關(guān)注，但是旅游干擾對風(fēng)景區(qū)土壤系統(tǒng)的影響過程仍面臨較大的不確定性。

本研究以雞公山國家級自然保護(hù)區(qū)中的波爾登森林公園為例，通過調(diào)查不同干擾強(qiáng)度下距干擾中心區(qū)域不同距離處的土壤理化指標(biāo)，以闡明土壤理化特征隨干擾強(qiáng)度的變化規(guī)律，揭示干擾距離對土壤理化性質(zhì)的影響，為森林風(fēng)景區(qū)的旅游規(guī)劃和科學(xué)管理提供參考。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

研究在河南省信陽市李家寨鎮(zhèn)雞公山國家級自然保護(hù)區(qū)中的波爾登森林公園（31°51′ N，114°05′ E）內(nèi)實(shí)施。該公園海拔為245 m，年平均降水量為1 119 mm，年平均溫度為15.2 ℃。土壤類型以黃棕壤和黃褐土為主，土壤pH值介于4～ 5。公園內(nèi)以天然次生林為主，植物資源豐富，喬木樹種主要有栓皮櫟Quercus variabilis、杉木Cunninghamia lanceolata、楓香樹Liquidambar formosana等，灌木樹種主要有山胡椒Lindera glauca、胡枝子Lespedeza bicolor、黃荊Vitex negundo等。波爾登森林公園是雞公山國家級自然保護(hù)區(qū)下設(shè)的森林生態(tài)旅游景區(qū)，景區(qū)內(nèi)有波爾登紀(jì)念亭、茗湖、森林游樂園等20多個景點(diǎn)，每年接待游客近10萬人次。

1.2 干擾強(qiáng)度設(shè)定

在波爾登森林公園內(nèi)，按照游客聚集時(shí)間和活動強(qiáng)度的差異，選擇3個不同干擾強(qiáng)度的景點(diǎn)作為調(diào)查區(qū)：①游客步道 風(fēng)景區(qū)內(nèi)游客步道大多數(shù)為1.5～2.0 m寬的土質(zhì)路面，未進(jìn)行水泥硬化，步道內(nèi)無明顯的游客聚集，每位游客的停留時(shí)間均 <5 min，將其游客干擾強(qiáng)度定義為輕度；②波爾登紀(jì)念亭 亭內(nèi)均為水泥硬化地面，亭外2 m寬環(huán)路為土質(zhì)地面，有明顯的游客聚集現(xiàn)象，游客可在圍欄和長椅上進(jìn)行短暫的休息，每位游客的停留時(shí)間為20～ 30 min，將其干擾強(qiáng)度定義為中度；③森林游樂園 區(qū)域內(nèi)90%地面為土質(zhì)，游客聚集現(xiàn)象強(qiáng)烈，游客可進(jìn)行集中玩耍和適當(dāng)?shù)牟惋嫽顒?，每位游客的停留時(shí)間均>60 min，將其干擾強(qiáng)度定義為重度（圖1）。

圖1 干擾強(qiáng)度及干擾距離樣點(diǎn)設(shè)定示意圖Figure 1 Location of sampling plots under different trampling intensities and their distances

1.3 干擾距離設(shè)定

在每種干擾強(qiáng)度調(diào)查區(qū)內(nèi)，按照距離干擾中心區(qū)的遠(yuǎn)近，分別布置3個采樣區(qū)，依次定義為干擾核心區(qū)、緩沖區(qū)和背景區(qū)（圖1）。核心區(qū)位于調(diào)查區(qū)的中心區(qū)域（0～ 1 m）（游客步道以土質(zhì)路面中心為核心區(qū)；紀(jì)念亭以亭外土質(zhì)環(huán)路為核心區(qū)；游樂園以中心區(qū)域的土質(zhì)地面為核心區(qū)），此區(qū)域受游客踩踏和景區(qū)管理作業(yè)干擾強(qiáng)烈，地面無喬、灌、草植物的生長，無凋落物層，土壤硬實(shí)。緩沖區(qū)是距離中心區(qū)邊緣之外3～ 10 m的區(qū)域，在一定程度上受到游客（采摘及拍照等）及景區(qū)管理活動（打掃衛(wèi)生及設(shè)施維護(hù)）的影響，生長有喬、灌木，地表凋落物豐富。背景區(qū)是中心區(qū)邊緣之外10 m以上的區(qū)域，受到游客及景區(qū)管理活動影響微小，植被及土壤狀況均保持自然狀態(tài)。

1.4 土壤樣品采集與測定

在每種干擾強(qiáng)度下的不同干擾距離區(qū)域上分別采集土壤樣品。核心區(qū)樣點(diǎn)的選取方法：沿著游客步道方向，在步道上每隔5 m取1個樣點(diǎn)，共取4個樣點(diǎn)；在紀(jì)念亭外的土質(zhì)環(huán)路上，每隔2 m取1個樣點(diǎn)，共取4個樣點(diǎn)；游樂園在中心區(qū)域附近每隔5 m取1個樣點(diǎn)共取4個樣點(diǎn)。緩沖區(qū)和背景區(qū)樣點(diǎn)的選取方法：分別在每個干擾區(qū)域內(nèi)，每隔5 m取1個樣點(diǎn)，共取4個樣點(diǎn)。樣點(diǎn)土壤采集方法：在每個樣點(diǎn)上，利用環(huán)刀分別采集表層0～ 10 cm的土壤，共計(jì)3種干擾強(qiáng)度×3種干擾距離×4個重復(fù)＝36個樣品。將采集的土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室。在環(huán)刀采集原狀土壤的同時(shí)，用直徑5 cm的土壤鉆分別在4個樣點(diǎn)采集1個0～ 10 cm的土壤樣品（共36個），帶回實(shí)驗(yàn)室。

土壤理化性質(zhì)的測定：用環(huán)刀法測定每個樣品的土壤容重，并根據(jù)測定結(jié)果計(jì)算土壤總孔隙度，土壤總孔隙度（%）＝（1－土壤容重/土壤比重）×100%，式中，土壤比重取其經(jīng)驗(yàn)平均值，為2.65 g·cm-3。

土壤含水率采用烘干法測定，土壤有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀氧化外加法測定，土壤全氮含量采用凱氏定氮法測定[13]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用正態(tài)性檢驗(yàn)和方差齊性檢驗(yàn)確定數(shù)據(jù)分布狀態(tài)后，利用單因素方差分析檢驗(yàn)土壤理化指標(biāo)在不同干擾強(qiáng)度以及不同干擾距離之間的統(tǒng)計(jì)顯著性；分析干擾核心區(qū)和緩沖區(qū)土壤理化特征相對于背景區(qū)的變化及其在不同干擾強(qiáng)度下的差異。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析在SPSS 19.0中完成，圖表制作在Microsoft Excel 2010中完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干擾強(qiáng)度對土壤理化性質(zhì)的影響

由不同干擾強(qiáng)度下土壤容重和總孔隙度的比較結(jié)果顯示（圖2），重度干擾下的土壤容重（1.23 g·cm-3）顯著高于輕度（1.03 g·cm-3）和中度（1.07 g·cm-3）干擾的（P<0.05）；而重度干擾的土壤總孔隙（57.8%）則顯著低于輕度（61.3%）和中度（59.6%）干擾的（P<0.05）。

圖2 不同干擾強(qiáng)度對土壤容重（A）和總孔隙度（B）的影響（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，n=12）Figure 2 Effect of different trampling intensities on soil bulk density (A) and total porosity (B)

由不同干擾強(qiáng)度下土壤含水率、全氮含量和有機(jī)碳含量的比較結(jié)果顯示（圖3），輕度干擾和中度干擾下的土壤含水率（18.0%和16.6%）之間無顯著差異（P>0.05），但二者均顯著高于重度干擾的（16.6%）（P<0.05）；土壤全氮含量隨著干擾強(qiáng)度的增加而逐漸下降，輕度干擾的土壤全氮含量（2.2 g·kg-1）顯著高于中度和重度干擾土壤的全氮含量（1.9 g·kg-1和1.8 g·kg-1）（P<0.05）；中度和重度干擾下土壤有機(jī)碳含量（19.3 g·kg-1和21.2 g·kg-1）之間無顯著差異，但是二者均顯著低于輕度干擾的土壤有機(jī)碳含量（26.8 g·kg-1）（P<0.05）。

圖3 不同干擾強(qiáng)度對土壤含水率（A）、全氮含量（B）和有機(jī)碳含量（C）的影響（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，n=12）Figure 3 Effect of different trampling intensities on content of soil moisture content (A),total nitrogen (B) and organic carbon c (C)

2.2 不同干擾距離對土壤理化性質(zhì)的影響

將不同干擾強(qiáng)度的同一類干擾距離樣點(diǎn)的平均值進(jìn)行比較，如圖4和圖5。由圖4和圖5可知，不同干擾距離樣點(diǎn)的土壤理化性質(zhì)之間均存在顯著差異（P<0.05）。干擾核心區(qū)的土壤容重（1.29 g·cm-3）顯著高于緩沖區(qū)的（1.07 g·cm-3）和背景區(qū)的（0.97 g·cm-3）；而緩沖區(qū)的土壤容重顯著高于背景區(qū)的（P<0.05）。核心區(qū)的土壤總孔隙度（52.5%）顯著低于緩沖區(qū)和背景區(qū)的（60.7%和65.4%），同時(shí)，緩沖區(qū)的土壤總孔隙度顯著低于背景區(qū)的（P<0.05）。

圖4 不同干擾距離對土壤容重（A）與總孔隙度（B）的影響（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，n=3）Figure 4 Effect of trampling distances on soil bulk density (A) and total porosity (B)

核心區(qū)的土壤含水率（14.1%）顯著低于緩沖區(qū)（17.8%）和背景區(qū)（21.3%）的，緩沖區(qū)的土壤含水率顯著低于背景區(qū)的（P<0.05）。核心區(qū)和緩沖區(qū)的土壤全氮含量（1.8 g·kg-1和1.9 g·kg-1）之間無顯著差異，但二者均顯著低于背景區(qū)的（2.2 g·kg-1）（P<0.05，圖5）。核心區(qū)的土壤有機(jī)碳含量（20.7 g·kg-1）與緩沖區(qū)之間無顯著差異，但是顯著低于背景區(qū)和（25.5 g·kg-1）（P<0.05）。

圖5 不同干擾距離對土壤含水率（A）、全氮含量（B）和有機(jī)碳含量（C）的影響（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，n=3）Figure 5 Effect of different trampling distances on content of soil moisture(A),total nitrogen (B) and soil organic carbon (C)

2.3 不同干擾距離區(qū)域土壤理化性質(zhì)隨干擾強(qiáng)度的變化

對不同干擾強(qiáng)度區(qū)域土壤的理化性質(zhì)的分析發(fā)現(xiàn)，就土壤總孔隙度和土壤容重而言，緩沖區(qū)與背景區(qū)之間的差異顯著低于核心區(qū)與背景區(qū)之間的差異（P<0.05）；緩沖區(qū)與背景區(qū)之間的差異隨著干擾強(qiáng)度的增加而下降；核心區(qū)與背景區(qū)之間的差異則在重度干擾下達(dá)到最大（圖6）。

圖6 不同干擾強(qiáng)度下各干擾距離之間的土壤容重（A）和總孔隙度（B）差異比較（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，n=4）Figure 6 Comparison on soil bulk density (A) and soil porosity (B) among different disturbance distances under different disturbance intensities

3 討論

3.1 干擾強(qiáng)度對土壤理化特征的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，旅游干擾對土壤物理指標(biāo)如土壤容重、總孔隙度和含水率的影響因干擾強(qiáng)度而異，僅在重度干擾下表現(xiàn)為差異顯著（P<0.05）。這與張淑花等在黑龍江二龍山的研究結(jié)果相一致，后者研究也發(fā)現(xiàn)，重度干擾顯著增加土壤容重，并降低土壤總孔隙度和含水率[16]。這表明土壤總孔隙度和含水率對輕度的踩踏具有一定的抗性，其原因可能有以下兩方面，首先，土壤自身的團(tuán)粒組成對外界干擾有一定的抵抗能力，并且冬季短暫的凍融過程有助于土壤表層結(jié)構(gòu)的恢復(fù)[17]；其次，植物根系的貫穿作用及土壤動物（如蚯蚓Lumbricussp.等）活動有助于短期干擾下土壤物理特征的恢復(fù)。然而，在游客活動強(qiáng)烈的重度干擾下，土壤自身結(jié)構(gòu)及植物和動物活動難以抵消旅游活動的干擾。與土壤物理性質(zhì)不同的是，土壤化學(xué)指標(biāo)如土壤有機(jī)碳含量和全氮含量在中度干擾下就表現(xiàn)為顯著的下降，這意味著，土壤化學(xué)性質(zhì)相比物理性質(zhì)更容易受到干擾活動的影響。這與孫飛達(dá)等在若爾蓋草原上的研究結(jié)果相近。后者的研究發(fā)現(xiàn)，與背景區(qū)樣地相比，輕度干擾就能導(dǎo)致土壤全氮和有機(jī)碳含量的顯著下降[17]。首先，土壤化學(xué)性質(zhì)受到母質(zhì)及植物器官凋落物輸入的影響，游客活動及景區(qū)常規(guī)管理都會降低地面植物凋落物的輸入量[18]；其次，土壤微生物活動在干擾下可能會降低，從而降低對凋落物的分解作用[19]。因此，土壤化學(xué)性質(zhì)比物理性質(zhì)對干擾的響應(yīng)更為敏感，這意味著旅游活動可能會加劇森林土壤中碳、氮的損失。

3.2 干擾距離對土壤理化特征的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，與背景區(qū)相比，旅游干擾導(dǎo)致土壤容重與總孔隙度的變化在核心區(qū)和緩沖區(qū)具有不同的趨勢。具體表現(xiàn)為，旅游活動導(dǎo)致核心區(qū)土壤容重和總孔隙度變化隨干擾強(qiáng)度的增加而增加；然而，旅游活動導(dǎo)致的緩沖區(qū)土壤容重和總孔隙度變化隨干擾強(qiáng)度的增加而降低。根據(jù)調(diào)查，核心區(qū)的游客聚集數(shù)量和活動強(qiáng)度隨著干擾強(qiáng)度的增加均呈增加趨勢，因此對土壤物理性質(zhì)（容重和總孔隙度）的負(fù)面影響趨于增加。緩沖區(qū)與核心區(qū)有一定的距離，相比于設(shè)施不全的輕度干擾（游客步道）和中度（波爾登紀(jì)念亭）干擾景點(diǎn)，本研究中的重度干擾景點(diǎn)（游樂園）集合了娛樂、休閑和餐飲等設(shè)施，游客活動范圍相對集中，加之長途跋涉勞累，游客很少再到緩沖區(qū)域內(nèi)活動，因此，就形成了干擾對緩沖區(qū)部分物理指標(biāo)的影響較弱的現(xiàn)象，這表明游客干擾對土壤理化特征的影響受干擾距離的影響。

4 結(jié)論

通過對河南雞公山國家級自然保護(hù)區(qū)中波爾登森林公園不同干擾強(qiáng)度和干擾距離區(qū)域的土壤理化特征的分析表明，土壤物理特征如土壤容重和總孔隙度僅在重度干擾下發(fā)生顯著變化，然而，土壤化學(xué)特征如土壤有機(jī)碳和全氮含量則在中度和重度干擾下均表現(xiàn)為顯著的下降。本研究結(jié)果表明，森林土壤的物理和化學(xué)特征對旅游活動干擾的響應(yīng)敏感性存在差異，這與不同指標(biāo)的形成和產(chǎn)生過程有關(guān)。此外，森林土壤理化特征對干擾的響應(yīng)程度還受干擾距離的影響，干擾核心區(qū)土壤理化性質(zhì)更易于發(fā)生變化。因此，在評價(jià)基于自然資源的風(fēng)景區(qū)旅游活動與生態(tài)環(huán)境狀況時(shí)，需要同時(shí)考慮干擾強(qiáng)度和干擾距離的差異性影響，這也是景區(qū)管理部門在考量接待能力和環(huán)境承載能力時(shí)要權(quán)衡的。