旅游對五大連池南格拉球山土壤及大型土壤動物的影響*

杜 鵑，張麗梅，張雪萍

(黑龍江省普通高等學校地理環(huán)境遙感監(jiān)測重點實驗室;哈爾濱師范大學)

干擾在自然界是普遍存在的現(xiàn)象，隨著人類活動的加劇，干擾的生態(tài)學作用近年來受到廣泛的重視［1］，旅游干擾則是人為干擾的重要表現(xiàn)形式之一.國外從上世紀70年代已開始研究由于人類活動踐踏對土壤和植被產生的影響［2-3］，我國從20世紀80年代開始研究旅游對土壤對旅游環(huán)境的影響［4-5］.黑龍江省共有3個AAAAA級景區(qū)，其中五大連池風景區(qū)占地面積最廣.該文選取五大連池風景區(qū)為研究對象，在南格拉球山選取樣地，從旅游干擾的不同強度出發(fā)，探討旅游對五大連池風景區(qū)的土壤和大型土壤動物方面的影響，為風景區(qū)旅游管理提供依據(jù).

1 研究區(qū)概況

五大連池風景區(qū)位于中國黑龍江省的中北部，在東經 126°00＇-126°25＇，北緯 48°30＇-48°50＇，地處小興安嶺山地向松嫩平原的過渡地帶.五大連池火山群是我國著名的第四紀火山，1060平方公里的景區(qū)內共矗立著十四座新老期火山，是世界上保存最完整、分布最集中、品類最齊全、狀貌最典型的新老期火山地貌，是國內外游客觀賞火山地貌的首選景區(qū)之一.

五大連池地區(qū)年平均氣溫0～0.5℃左右，1月份最冷，平均氣溫零下24℃;7月份最熱，平均氣溫21℃.年平均降雨量為500 mm左右，蒸發(fā)量為1260 mm，無霜期為121 d，年均相對濕度為68%，屬于寒溫帶大陸性季風氣候［6］.選擇南格拉球山作為實驗樣地.自然概況見表1.

2 研究方法

2011年7月在南格拉球山不同海拔高度(山頂、山腰、山腳)分別進行了輕度干擾及重度干擾環(huán)境土壤及土壤動物的對比研究:①重度干擾:游徑附近，人類踐踏嚴重，土壤板結、植被稀少;②輕度干擾:距游徑50～100 m處，人類活動較少，土壤狀況良好、植被較多，共選山頂、山腰、山腳3個研究樣帶即6個研究樣地.其中山頂輕度干擾的樣地為A，重度干擾的樣地為a;山腰輕度干擾的樣地為B，重度干擾的樣地為b;山腳輕度干擾的樣地為C，重度干擾的樣地為c.

表1 南格拉球山自然概況

2.1 土壤調查方法

在所調查的樣地中隨機選取4點，每點在0～10 cm層取土壤分析樣，測取土壤樣地的理化性質.包括:pH(玻璃電極法)、全氮(重鉻酸鉀-硫酸消化法)、全磷(SMT方法)、速效磷(0.5 mol/L NaHCO3浸提 -鉬銻抗比色法)、速效鉀(1 mol·L-1NH4Ac浸提—火焰光度法)幾個主要的理化性質指標.

2.2 土壤動物調查方法

在南格拉球山進行大型土壤動物的調查取樣，每個樣地取4個平行樣，每個樣取樣面積為50 cm×50 cm，并由表層向下分3層取樣，分別為凋落物層、0～5 cm、5～10 cm.并依據(jù)《中國土壤動物檢索圖鑒》(尹文英，1998)對土壤動物進行分類鑒定與數(shù)量統(tǒng)計.

2.3 數(shù)據(jù)處理

土壤動物的多樣性、均勻度和優(yōu)勢度指數(shù)可以較好地反映土壤動物群落在生態(tài)結構方面的差異.采用Shanon—wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)分別計算了土壤動物群落的多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和豐富度指數(shù)，其計算公式如下［7-8］:

式中，H'為多樣性指數(shù);s為所有類群數(shù);pi為第i類群的個體數(shù)比例.E為均勻度指數(shù);C為優(yōu)勢度指數(shù);Ni為每一類群的個體數(shù);N為總個體數(shù).

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS和Excell軟件進行統(tǒng)計分析.

3 調查結果

3.1 旅游對土壤理化性質的影響

表2 南格拉球山土壤理化性質

通過對表2南格拉球山理化性質對比分析可知，受旅游干擾較重的樣地，土壤的含水量減少，容重增大，pH增大，而有機質、全氮、全磷、速鉀隨著旅游干擾程度的加重而減少.且在同一山中，由受旅游干擾較重的山腳到受旅游干擾較輕的山腰山頂也同樣符合這一變化規(guī)律.

土壤含水量與土壤結構、植被覆蓋等因素有關，旅游干擾較重的樣地土壤裸露、壓實程度嚴重，植被覆蓋較少，土壤持水能力較弱，土壤含水量相對較少;受旅游干擾較弱的樣地土壤裸露和壓實程度較輕，植被覆蓋較多，土壤持水能力較強.

土壤容重表明土壤礦物質和有機質的數(shù)量和組成，其大小不僅與土壤固體物質成分有關，還與土壤結構和含水量有關［9］.旅游者的踐踏會壓實土壤，導致土壤孔隙度降低，含水量下降，容重增大.而地表裸露、植被覆蓋降低等也會影響到土壤容重.

pH是土壤的基本性質，與氣候、母質、環(huán)境等密切相關，影響著土壤的形成、養(yǎng)分及土壤生物的生長.旅游干擾對土壤pH產生影響的原因，一方面是旅游干擾使土壤含水量、有機質發(fā)生改變，使土壤pH變化;另一方面是由于景區(qū)內廢棄垃圾侵入，如石灰水泥等堿性建筑材料等，這些都可能使土壤pH變化.

土壤有機質是土壤肥力和環(huán)境質量狀況的的最重要表征，是制約土壤理化性質的關鍵因素［10］.游客踐踏使地表植被減少，土壤板結，植物凋落物歸還量減少且影響植物根系的生長，這些都會使土壤有機質含量減少.而有機質是氮、磷等元素的主要來源，所以氮、磷等元素的變化趨勢同有機質一致，呈減少趨勢.

3.2 旅游對大型土壤動物組成、數(shù)量及生物量的影響

在南格拉球山選取的6塊樣地共獲得大型土壤動物6903只，共44類(見表3).其中線蚓科、蟻科為優(yōu)勢類群(占總個體數(shù)10%以上的類群)，占總量的76.16%;而石蜈蚣目、蜘蛛目、蚯蚓、叩甲科幼蟲、隱翅甲科、馬陸、隱翅甲科為常見類群(占總個體數(shù)1% ～10%以上的類群)，占總量的19.36%;其余如步甲科、長足虻科、大蚊科、鷸虻科為稀有類群(占總個體數(shù)小于1% 的類群)，占總量的4.48%.它們構成了南格拉球山大型土壤動物群落的主體，對大型土壤動物的群落特征起著決定性作用.

表3 南格拉球山大型土壤動物數(shù)量統(tǒng)計

續(xù)表

由表3可見，在同一地區(qū)受旅游干擾輕的樣地的大型土壤動物個體數(shù)和類群數(shù)均多于受旅游干擾重的樣地的大型土壤動物個體數(shù)和類群數(shù).受旅游干擾影響嚴重的樣地，由于游客的踐踏使土壤板結、水氣等狀況發(fā)生變化，不適于大型土壤動物的生存.

3.3 旅游干擾對大型土壤動物水平分布的影響

同一樣帶內兩個樣地由于距游徑的距離不同受到的旅游干擾的程度存在差異，進而導致的大型土壤動物也存在差異.通過對3個樣帶即6個樣地的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)由游徑向兩側所捕獲的大型土壤動物在數(shù)量和類群上都存在明顯的差異.

由表3可知，3個樣帶即6個樣地的旅游干擾的影響程度由游徑向兩側逐漸減弱，而大型土壤動物數(shù)量和類群是由游徑向兩側逐漸減少.其中B樣地大型土壤動物數(shù)量和種類最多，而b樣地大型土壤動物數(shù)量和種類最少，說明b樣地受旅游干擾較重，對大型土壤動物的影響也較大，只有耐踩踏、適應板結土壤能力強的大型土壤動物才適應這樣的土壤環(huán)境.3個樣帶所受的旅游干擾程度不同，按山頂、山腰、山腳所受的旅游干擾程度逐漸加重，大型土壤動物對此也有一定的響應.即按山頂、山腰、山腳的順序，大型土壤動物的種類和數(shù)量逐漸減少.但由于南格拉球山山頂坡度較大，限制了土壤動物的生存條件，使大型土壤動物種類和數(shù)量在一定程度上受到了影響.

3.4 旅游干擾對大型土壤動物垂直分布的影響

研究表明，在自然生態(tài)系統(tǒng)中，土壤動物在土壤中的垂直分布具有表聚現(xiàn)象［12-13］，表層集聚現(xiàn)象主要是由土壤動物生存對土壤內的空氣、水分、空隙度等基本要素的需求決定的.統(tǒng)計每個樣地表層所獲取大型土壤動物的數(shù)量和種類與樣地總體獲取的大型土壤動物的數(shù)量、種類和生物量(鮮重)的垂直分布(見表5).

表5 南格拉球山大型土壤動物垂直分布

由表5可知，南格拉球山大型土壤動物在垂直分布上有表聚現(xiàn)象，表層大型土壤動物的數(shù)量和種類都占了較大的比重，越向土壤深層，大型土壤動物無論數(shù)量還是種類都越來越少.且隨著旅游干擾程度的加重表聚現(xiàn)象越加明顯.受旅游干擾的樣地，由于游客的踐踏使土壤表層板結嚴重，影響土壤的水氣狀況、使土壤的養(yǎng)分含量減少等，導致表層的大型土壤動物的種類和數(shù)量減少，只有少數(shù)能適應土壤板結、貧瘠的土壤動物生存.而大型土壤動物的生物量也有表聚現(xiàn)象.隨著旅游干擾程度的加重，表聚現(xiàn)象愈加明顯.

3.5 旅游干擾對大型土壤動物群落特征指數(shù)分析

用Shannon-W iener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)分析南格拉秋山每個樣地大型土壤動物分布(表4).得出不同樣地的多樣性指數(shù)、均勻度和優(yōu)勢度指數(shù)，進而反映出大型土壤動物類群結構的水平變化特征.距游徑較遠樣地的多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)低于距游徑較近的樣地，而優(yōu)勢度指數(shù)則高于距游徑較近的樣地.通過多樣性指數(shù)、均勻度和優(yōu)勢度指數(shù)反映出旅游活動對土壤動物分布具有一定影響.多樣性和均勻度較低，說明能夠適應高游憩影響的大型土壤動物種類貧乏，具有適應能力強的土壤動物才能生存、集聚;而優(yōu)勢度高則表明表明大型土壤動物分布的不均勻、種類相對單一.

表4 南格拉球山大型土壤動物主要特征指數(shù)

4 結論

南格拉球山旅游干擾對大型土壤影響較顯著.隨旅游干擾強度的增加，大型土壤動物的類群和數(shù)量在水平分布上隨著旅游干擾的加重而逐漸減少.而多樣性指數(shù)(H')、均勻度(E)和優(yōu)勢度(C)隨著旅游干擾的加重呈現(xiàn)多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)下降，優(yōu)勢度指數(shù)上升的規(guī)律.大型土壤動物的類群和數(shù)量的表層集聚度隨著旅游干擾的加重而逐漸增大.

在五大連池進行旅游干擾對大型土壤動物影響的研究可為風景區(qū)旅游管理提供依據(jù).從五大連池土壤分析可知，旅游干擾已經造成土壤的理化性質的變化，進而影響到了大型土壤動物，若干擾強度增大，土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能會受到嚴重損害.建議在旅游開發(fā)的過程給土壤一個自我恢復的過程，以保護景區(qū)土壤質量，促進土壤生態(tài)系統(tǒng)的正常發(fā)展.

［1］ 劉曉冰，保繼剛.旅游開發(fā)的環(huán)境影響研究進展［J］.地理研究，1996，15(4):91-98.

［2］ Campbell J E，Gibson D J.The effectofseedsofexotic species transported via horse dung on vegetation along trail corridors［J］.Plant Ecology，2001，157:23-35.

［3］ Joselito M A，Sanjay K N.Michael Rutherford Visitor-induced changes in the chemical composition of soils inbackcountry areas of Mt Robson Provincial Park，British Columbia，Canada［J］.Journal of Environmental Manage-ment，2006，79:10-19.

［4］ 汪家棟.北京妙峰山地區(qū)土壤的初步研究［J］.北京林業(yè)大學學報，1987，9(3):309-314.

［5］ 管東生，丁鍵，王林.旅游和環(huán)境污染對廣州城市公園森林植物和土壤的影響［J］.中國環(huán)境科學，2000，20(3):277-280.

［6］ 沈海濱，王小德，董立軍.黑龍江五大連池風景區(qū)主要植被類型特征［J］.園林花卉，2011(01):108-111.

［7］ Pielou E C·Ecological Diversity·New York:John Wiley，1975.

［8］ 馬克平，劉玉明.生物群落多樣性的測度方法Ⅰα多樣性的測度方法(下).生物多樣性，1994，2:231-239.

［9］ 李梅，楊萬勤，肖艷，等.干擾對畢棚溝生態(tài)旅游區(qū)土壤物理性質的影響［J］.中國農學通報，2010，26(14):303-307.

［10］何電源，等.中國南方土壤肥力與栽培植物施肥［M］.北京:科學出版社，1994.

［11］殷秀琴，吳東輝，韓曉梅.小興安嶺森林土壤動物群落多樣性的研究.地理科學，2003，23(3):316-322.

［12］葛寶明，程宏毅，鄭祥，等.浙江金華不同城市綠地大型土壤動物群落結構多樣性［J］.生物多樣性，2005，13(3):197-203.

［13］吳東輝，張柏，陳鵬.長春市不同土地利用條件下大型土壤動物群落結構與組成［J］.動物學報，2006，52(2):279-287.