旅游開發(fā)對若爾蓋自然保護(hù)區(qū)土壤養(yǎng)分和物理性狀的影響*

王進(jìn)瓊，鄧茂林

(l.西南林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，云南昆明 650224;2.國家高原濕地研究中心，云南昆明 650224)

發(fā)展旅游業(yè)造成的自然保護(hù)區(qū)生態(tài)破壞、環(huán)境污染以及社會文化影響也引起了人們的密切關(guān)注，生態(tài)旅游景區(qū)承載力研究由此產(chǎn)生。生態(tài)旅游承載力研究內(nèi)容從宏觀層面上可以劃分為:與社會文化及精神環(huán)境相對應(yīng)的接待地居民社會心理承載力，與生態(tài)旅游景區(qū)自然環(huán)境相對應(yīng)的自然生態(tài)環(huán)境承載力與景區(qū)旅游基礎(chǔ)設(shè)施和管理相對應(yīng)的環(huán)境管理承載力這3個部分［l］。

國外學(xué)者對環(huán)境承載力的研究主要集中在旅游者對景區(qū)內(nèi)自然因子的影響，涉及巖石、土壤、植被、大氣、水體、野生動物等方面，其目的在于探尋旅游者與這些自然生態(tài)因子之間的關(guān)系，例如:威廉·哈米特(William E.Hammitt)和大衛(wèi)·科爾(David N.Cole)等人對旅游者踐踏對土壤植被的影響進(jìn)行研究;斯佩特(Speight)研究了美國國家公園旅游者野營活動對野生動物的冬眠、遷徙和繁殖的影響［2］。中國學(xué)者對生態(tài)旅游環(huán)境承載力的研究起步較晚，研究大致可以分為兩類。第一，以景區(qū)旅游者為研究對象，確定旅游者的空間滿意度，例如:龍良碧對萬盛［3］、駱培聰對武夷山［4］、胡忠行對天臺山［5］的旅游者滿意度做出了研究，通過對旅游者的調(diào)查，確定單位面積內(nèi)旅游者數(shù)量對游覽感受的影響，以此間接反映景區(qū)的旅游環(huán)境容量，通常以旅游者密度、旅游者空間滿意度為主要指標(biāo);第二，與國外生態(tài)旅游環(huán)境承載力研究接軌，以生態(tài)旅游景區(qū)植被、土壤為主要研究對象，研究旅游活動對植被、土壤的影響，例如:鄧金陽［6］對湖南張家界旅游對環(huán)境的影響進(jìn)行了初步研究，其研究在實(shí)地調(diào)查旅游者對景區(qū)植被、土壤影響的基礎(chǔ)上，提出了保護(hù)張家界自然生態(tài)環(huán)境的有效建議。同時，放牧是一種常見的環(huán)境人為干擾，一直是環(huán)境生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一［7～9］。多年來，國內(nèi)外對土壤退化問題進(jìn)行了廣泛研究［l0～l3］。旅游、放牧是若爾蓋濕地利用濕地資源的常見方式，但無序旅游活動、過度放牧對土壤性質(zhì)的影響較為嚴(yán)重，目前缺乏研究。

l 研究區(qū)域概況

若爾蓋國家級自然保護(hù)區(qū)面積l66 570.6 hm2，年平均氣溫0.7℃，最熱月(7月)平均氣溫l0.8℃，最冷月(l月)多年平均氣溫-l0.6℃，年平均蒸發(fā)量l 232 mm，多年平均降雨量 656.8 mm，其中，86%多集中降于4月下旬至l0月中旬，地勢西北低東南高，最高海拔3 704 m(西部的加格)，最低海拔3 422 m(賽唐闊澤與黑河的交匯處)，相對高差282 m，一般丘高海拔3 500 m～3 600 m。該區(qū)屬于岷江南北向構(gòu)造與秦嶺東西向構(gòu)造之間的過渡地帶，西北低東南高，易于積水的地形和高原寒帶濕潤季風(fēng)氣候形成了大面積泥炭地。以草甸植被和濕地植被為主，無森林植被，濕地植物優(yōu)勢種有毛果苔草(Carex lasiocarpa)、木里苔草(Carex muliensis)、烏拉苔草(Carexmeyeriana)等，草甸植被以蓼屬植物、嵩草屬及禾本科雜草為主［l4］。紫莖小芹、細(xì)穗玄參和掌葉大黃是中國特有種和頻危種。

2 研究方法

若爾蓋濕地景區(qū)旅游流的高峰期出現(xiàn)在夏季，其他月份游客極少。一是氣候適宜性的影響，另一方面是由于該月份中的有特殊的自然生態(tài)景觀吸引游客，如“五花草甸”和有越冬珍禽黑頸鶴可供游客觀賞。因?yàn)橛袊鷻趨^(qū)域作為無干擾區(qū)區(qū)域，只在一個時間段采樣可以可知旅游開發(fā)對其影響。

野外采樣與室內(nèi)理化性質(zhì)分析相結(jié)合，選取若爾蓋濕地自然保護(hù)區(qū)花湖植被保存較好的存在圍欄區(qū)域?yàn)闊o干擾區(qū)地段為參照，無圍欄區(qū)劃為人為或旅游干擾區(qū)，按旅游廊道向草甸方向設(shè)置樣帶，在樣帶上根據(jù)每單位面積牲畜蹄印數(shù)確定干擾強(qiáng)度，定義不同干擾強(qiáng)度研究區(qū)域，進(jìn)而對比不同干擾強(qiáng)度下土壤養(yǎng)分和物理性狀。根據(jù)代表性和典型性原則布點(diǎn)采集土壤樣品。每個樣地土壤采樣深度為0～l5 cm，在每一土壤利用類型設(shè)置3～6個取樣點(diǎn)，每一取樣點(diǎn)3次重復(fù)采樣(見表l)。按中國科學(xué)院南京土壤研究所土壤理化分析方法［l5］和中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法［l6］，測定土壤飽和含水量、田間持水量、自然含水量、土壤容重、初滲、穩(wěn)滲等物理性質(zhì)指標(biāo)，以及pH值、有機(jī)質(zhì)、總氮、有效氮、速效磷、速效鉀，速效氮等化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。

表l 若爾蓋濕地花湖景區(qū)土壤斷面采樣點(diǎn)分布

3 結(jié)果與分析

3.l 土壤的養(yǎng)分對比研究

3.l.l 有機(jī)質(zhì)

有機(jī)質(zhì)含量的多少作為衡量土壤養(yǎng)分是否豐富的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)之一，研究結(jié)果表明(見表2)，若爾蓋濕地土有機(jī)質(zhì)含量豐富，表層平均436.04 g·kg-l。土壤有機(jī)質(zhì)含量大小順序表現(xiàn)為濕地土＞亞高山草甸土＞草氈土＞高原褐土＞生草沖積土＞風(fēng)沙土，有機(jī)質(zhì)含量依次遞減，且減少幅度很大，風(fēng)沙土的有機(jī)質(zhì)含量僅為濕地土的0.32%，反映出與濕地生態(tài)環(huán)境變化的一致性。

3.l.2 土壤氮素

由表2得知:濕地不同土壤全氮含量和有效氮含量差異較大，二者的含量大小順序表現(xiàn)為濕地土＞亞高山草甸土＞草氈土＞高原褐土＞生草沖積土＞風(fēng)沙土，這反映出與濕地生態(tài)環(huán)境變化的一致性。因此，土壤的全氮含量和有效氮含量也表現(xiàn)出與土壤有機(jī)質(zhì)含量變化相一致的趨勢。此外，從速效氮占全氮量的比例來看，其順序?yàn)闈竦赝?約2.46%)＜亞高山草甸土 (約5.5%)＜風(fēng)沙土(約8.8%)，說明隨著土壤水分減少，土壤還原性能減，有機(jī)氮化合物的礦化速度漸次增加，土壤有效氮占全氮的比例也逐步增加，同樣反映出與濕地生態(tài)環(huán)境變化的一致性。

3.l.3 土壤磷素

表2反映出，土壤有效磷的總體變化趨勢仍是濕地土最高，風(fēng)沙土最低，表層土壤的有效磷的含量順序?yàn)轱L(fēng)沙土＜草氈土＜亞高山草甸土＜濕地土，其原因是因?yàn)橥寥懒缀偷粯邮且才c生物積累聯(lián)系密切的養(yǎng)分元素，隨著濕地生態(tài)條件的惡化，尤其是水分含量的減少，濕地土的生物損失量遠(yuǎn)高于草甸土和風(fēng)沙土，加上少水條件下有機(jī)殘?bào)w的分解速率升高，因此由風(fēng)沙土、草氈土、亞高山草甸土、濕地土演替時，其速磷含量明顯下降，與全氮含量的變化一樣。

3.l.4 土壤鉀素

4種土壤中的有效鉀含量變化趨勢表現(xiàn)為:風(fēng)沙土＜草氈土＜亞高山草甸土＜濕地土，泥炭土＞濕地土＞草甸土＞風(fēng)沙土(見表2)，主要原因仍然是水分狀況不同所致。有效鉀主要包括交換態(tài)鉀和水溶態(tài)鉀，由于鉀在土壤中的移動性較強(qiáng)，當(dāng)水分豐富(如濕地土)時，增大了有效鉀的移動性;另一方面，濕地土、亞高山草甸土、草氈土、風(fēng)沙土的演替序列中，土壤堿性是逐步增強(qiáng)的，這也阻礙了緩效性鉀的釋放;此外，像濕地土之類的濕地土壤其植被極為繁茂，植物龐大的根系可將深層的鉀吸收并在表層累積。

表2 若爾蓋濕地主要土壤理化特性

3.2 土壤的理化性狀對比研究

若爾蓋濕地是青藏高原高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)的典型代表。由于氣候寒冷，濕地植被生長良好，因而濕地地泥炭層堆積深厚。研究區(qū)域出露巖層主要是三迭系板巖、頁巖、千枚巖及第四紀(jì)沉積物，成土母質(zhì)主要有湖相沉積母質(zhì)、沖積母質(zhì)、洪積母質(zhì)、坡積母質(zhì)、殘積母質(zhì)。這些母巖、母質(zhì)在氣候、生物、地形和時間等成土因素的作用下，發(fā)育成高原褐土、生草沖積土、風(fēng)沙土、亞高山草甸土、草氈土和濕地土土壤等土壤類型。

3.2.l 不同干擾強(qiáng)度對土壤容重影響

不同類型土壤的土壤容重，受土壤發(fā)育狀況的影響，而土壤發(fā)育的好壞又直接受植被的影響。土壤類型的不同，表層的枯落物構(gòu)成及地下根系的生長發(fā)育狀況、枯落物的分解等均存在差異，因而所造成的土壤物理化學(xué)性質(zhì)也存在差異，反映土壤物理性質(zhì)的指標(biāo)主要是土壤容重，通過對4種不同干擾強(qiáng)度下土壤容重，比較發(fā)現(xiàn):隨著干擾強(qiáng)度的增強(qiáng)，土壤容重呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢(見圖l)。

圖l 若爾蓋濕地不同干擾強(qiáng)度下土壤容重狀況Fig.l Ruoergai Wetland soil bulk density under differentdisturbance conditions

3.2.2不同放牧干擾強(qiáng)度對土壤持水性能的影響

土壤持水性能是反映土壤生態(tài)功能的重要指標(biāo)［l7］。4個樣地的土壤持水性遞減變化明顯。由圖2可知，隨無序旅游和放牧干擾強(qiáng)度的增加，土壤持水量和含水量明顯下降。與無旅游和無放牧干擾的對照樣地相比，隨著干擾強(qiáng)度的增加，這3個樣地的最 大 持 水 量 分 別 下 降 24.94%，45.60% 和70.2l%;田間持水量分別下降了 38.35%，5l.08%和 77.26%;自然含水量分別下降 7.78%，44.l l%和65.76%。方差分析結(jié)果表明，重度干擾和中度干擾下土壤持水量和含水量與無旅游和無放牧干擾時均有顯著差異(P＜0.05)?？梢婋S著干擾強(qiáng)度的增加，濕地生態(tài)系統(tǒng)的退化，土壤持水量呈大幅度下降趨勢。其原因在于，隨著濕地生態(tài)系統(tǒng)水分狀況的改變，濕地植被逐步稀少，生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力降低，土壤中植物有機(jī)殘?bào)w的歸還量減少，與此同時，水分的減少導(dǎo)致土壤通透性變好，有機(jī)殘?bào)w的分解速率變快，并在土壤中以越來越少的有機(jī)質(zhì)或泥炭的形式賦存累積。土壤有機(jī)質(zhì)是一種吸水量極大的物質(zhì)，隨著土壤有機(jī)質(zhì)含量的減少，土壤蓄水性能顯著改變，最終導(dǎo)致土水分含量大幅度降低。

圖2 若爾蓋濕地不同干擾強(qiáng)度下土壤水分含量狀況Fig.2 Soilmoisture status of Ruoergai Plateau Wetland under different disturbances intensities

3.2.3 不同干擾強(qiáng)度對土壤滲透性影響

放牧壓實(shí)造成土壤一定深度內(nèi)孔隙度下降，尤其大孔隙的喪失是土壤滲透速率下降的主要原因。不同旅游和不同放牧干擾強(qiáng)度下，土壤上層0～l5 cm滲透速率較無旅游和無放牧干擾對照樣地的土壤滲透速率變小(見圖3)。輕度、中度和重度放牧干擾下土壤前3 min初滲率比無放牧干擾分別下降了 37.98%，59.l7%和 75.7l%;穩(wěn)滲速率分別下降了49.8l%，8l.89% 和 92.34%。無旅游和無放牧干擾時土壤表層由于地表覆蓋物的作用，其穩(wěn)滲速率達(dá)到了2.6l ml·min-l，而重度干擾地表層的穩(wěn)滲速率僅為0.20 m l·min-l。方差分析結(jié)果表明，重度干擾和中度干擾下土壤入滲速率和導(dǎo)水率與無旅游和無放牧干擾時均有顯著差(P＜0.05)。

圖3 若爾蓋濕地不同干擾強(qiáng)度下土壤滲透狀況Fig.3 Soil infiltration conditions of Ruoergai Plateau Wetland under different disturbances intensities

4 討論

(l)旅游活動對土壤最長遠(yuǎn)、最深刻的作用主要表現(xiàn)為土壤性質(zhì)的變化。本區(qū)旅游活動對土壤影響的應(yīng)力主要是踐踏和廢棄物拋棄。濕地景區(qū)內(nèi)踐踏痕跡明顯，可以看見馬糞便與廢棄物。踐踏可使土壤裸露，土壤板結(jié)程度增加，水分滲透能力降低，增加了地面徑流的形成機(jī)會，易形成水土流失。另外，游客扔掉的難降解的廢棄物等，易使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使土壤生物活動減少，特別是喝過的飲料汁濺灑到土壤里使局部土壤的酸堿度發(fā)生變化，進(jìn)而影響植物的生長。然而植被生長好壞，對土壤的發(fā)生發(fā)展過程極其重要，同時對生態(tài)環(huán)境和生物多樣性也很重要［l8］。該區(qū)域農(nóng)牧民多以傳統(tǒng)牧業(yè)為主，成群的馬羊向濕地草原索要食物并踐踏濕地草場，這必然導(dǎo)致濕地草場退化、土壤鹽化和風(fēng)蝕沙化的加?。踠9］。

(2)旅游活動影響下土壤物理性質(zhì)的空間變化中旅游活動對土壤物理性質(zhì)的影響最為明顯，這些性質(zhì)包括土壤緊實(shí)度、容重、孔隙度、含水量、表土層顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)等。圍封區(qū)每年有大量植物殘?bào)w及凋落物的不斷積累，因而土壤有機(jī)質(zhì)較高［20］。土壤中的氮素主要貯存在土壤有機(jī)物質(zhì)中，許多研究表明，土壤氮素含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)［2l］。由于不同地段土壤其母質(zhì)、地形、植被狀況、地下水條件及游客密度不同，旅游活動對其影響明顯有別，在空間上這種差別的可比性較弱。但同種土壤在小尺度上范圍，因旅游活動影響不同所導(dǎo)致的土壤響應(yīng)差異具有可比性。據(jù)本研究的調(diào)查，距離游道越近即旅游活動及強(qiáng)度越集中，土壤容重越大，土壤越緊實(shí)，表土層越薄，植物根量變少，質(zhì)地變粘重，結(jié)構(gòu)變差以塊狀為主。表明踐踏后土壤有機(jī)質(zhì)含量、生物量都將減少，通透性變差，進(jìn)而影響土壤與外界的水分、養(yǎng)分、空氣和能量的交換以及土壤中物質(zhì)、能量的遷移轉(zhuǎn)換。

(3)不同踐踏強(qiáng)度下土壤物理性質(zhì)的變化:家畜對草地的踐踏作用貫穿于整個放牧過程，是家畜體重和放牧?xí)r間的累積作用。因此踐踏強(qiáng)度用單位面積草地上畜群體重與放牧?xí)r間的乘積表示。同理，旅游活動中人和馬對土壤的踐踏作用也存在于整個旅游活動過程中，是人、馬體重和踐踏時間的累積過程，那么踐踏強(qiáng)度等于單位面積土壤上人和馬總體重與踐踏時間的乘積。

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