旅游活動(dòng)下羅浮山格木種群和土壤性質(zhì)的變化

楊 麗

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014109)

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旅游活動(dòng)下羅浮山格木種群和土壤性質(zhì)的變化

楊 麗

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014109)

為了探明旅游活動(dòng)對(duì)羅浮山旅游風(fēng)景區(qū)生理生態(tài)環(huán)境的影響，野外調(diào)查及實(shí)驗(yàn)室分析了羅浮山在不同干擾程度下格木種群，檢測(cè)了土壤理化性質(zhì)、土壤酶活和土壤微生物分布。結(jié)果表明，隨著旅游活動(dòng)干擾程度的增大，風(fēng)景區(qū)土壤pH減小、含水量下降、容重下降、電導(dǎo)率增大和養(yǎng)分流失；土壤酶活相比為干擾下顯著下降，并且呈現(xiàn)季節(jié)變化性。脲酶、過(guò)氧化氫酶、磷酸酶及蔗糖酶含量1-8月顯著下降，9-12月有所上升；旅游干擾顯著影響風(fēng)景區(qū)土壤微生物群落分布，微生物數(shù)量隨旅游活動(dòng)強(qiáng)度增大而顯著下降，群落多樣性也顯著降低，也顯著改變格木群落多樣性。旅游活動(dòng)增多使Ⅰ級(jí)小樹數(shù)量急劇下降，Ⅱ級(jí)中等樹有所增多，Ⅲ級(jí)大樹數(shù)目顯著下降。格木群落多樣性顯著降低，羅浮山植被群落豐富度也顯著降低，植被種類顯著減少。綜上所述，旅游活動(dòng)顯著改變風(fēng)景區(qū)土壤理化特性，降低土壤微生物多樣性和酶活性，抑制植被的可持續(xù)生長(zhǎng)，減少風(fēng)景區(qū)植被種類，間接或直接地?fù)p害羅浮山風(fēng)景區(qū)自然生態(tài)環(huán)境。

旅游活動(dòng)；羅浮山格木；土壤酶活；微生物；多樣性；豐富度

土壤微生物是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的重要部分，它積極參與生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，在生物地化循環(huán)過(guò)程調(diào)控和生態(tài)系統(tǒng)功能維持方面起著關(guān)鍵作用[1-3]，對(duì)環(huán)境變化很敏感，與土壤理化性質(zhì)常等被作為旅游活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的重要指標(biāo)[4-5]。土壤酶是土壤的重要組成部分，也是土壤生物過(guò)程主要調(diào)節(jié)者[6-7]，土壤酶活性的高低直接影響土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)的效率[8]，進(jìn)而影響土壤為植物提供營(yíng)養(yǎng)的能力[9]。土壤酶活也是評(píng)價(jià)土壤環(huán)境的重要因素。另一方面，以土壤為生長(zhǎng)基質(zhì)的植物，其物種多樣性對(duì)羅浮山旅游風(fēng)景區(qū)動(dòng)植物的群落穩(wěn)定性至關(guān)重要，群落多樣性高，該環(huán)境穩(wěn)定性相對(duì)較強(qiáng)。20世紀(jì)50年代以來(lái)，隨著人口的增長(zhǎng)、人類活動(dòng)范圍和強(qiáng)度不斷擴(kuò)大以及全球環(huán)境的變化，生物多樣性正遭受到前所未有的破壞和威脅[10]。因此，加強(qiáng)人為干擾下生物多樣性動(dòng)態(tài)變化的研究具有極為重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。近十幾年來(lái)，我國(guó)科學(xué)工作者對(duì)不同干擾程度下旅游風(fēng)景區(qū)及自然保護(hù)區(qū)物種群落多樣性做了大量的研究，也取得了一定的成果。本研究基于不同強(qiáng)度的旅游活動(dòng)下，檢測(cè)廣東省羅浮山風(fēng)景區(qū)土壤理化性狀和有機(jī)質(zhì)含量以及羅浮山特有的大面積種植的格木種群物種多樣性，來(lái)揭示旅游活動(dòng)對(duì)羅浮山生理生態(tài)環(huán)境的影響，為制定保護(hù)景區(qū)土壤生態(tài)平衡和生物多樣性措施提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

羅浮山位于廣東省惠州市博羅縣的西北部，北緯23°15'～23°22'，東經(jīng)113°57'～114°40'，橫跨博羅、龍門、增城3縣，景區(qū)規(guī)劃總面積260 km2。羅浮山素有“嶺南第一山”之稱，是北回歸線上璀璨的綠洲，是中國(guó)道教十大名山之一，俗稱第七洞天和第三十四福地，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)著名的養(yǎng)生生態(tài)旅游勝地。羅浮山屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，熱量充足，雨量充沛，日照時(shí)間長(zhǎng)，年均氣溫21.5 ℃，最冷1月12.5 ℃，無(wú)霜期為345 d；年均降水量1800～1900 mm，干濕季分明。海拔300 m以下為磚紅壤性紅壤；海拔300～600 m為山地紅壤；海拔600 m以上為山地黃壤；海拔1100 m至頂峰為山地灌叢草甸土和山地草甸土。地帶性植被為南亞熱帶常綠闊葉林，是亞洲熱帶雨林向亞熱帶常綠闊葉林過(guò)度的類型，森林植被組成以常綠闊葉林為主，混生一些落葉種類，森林覆蓋率超過(guò)70 %，近年來(lái)交通的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外港澳地區(qū)游客日漸增多，促進(jìn)了羅浮山經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，但也在一定程度上對(duì)羅浮山風(fēng)景區(qū)自然生態(tài)環(huán)境造成較大沖擊。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地調(diào)查與樣品采集 在羅浮山風(fēng)景區(qū)600～800 m海拔，旅游活動(dòng)的強(qiáng)度根據(jù)距離羅浮山旅游線路的遠(yuǎn)近劃分，調(diào)查發(fā)現(xiàn)游客活動(dòng)范圍主要在0～60 m范圍內(nèi)，為研究不同強(qiáng)度旅游活動(dòng)對(duì)生物多樣性的影響，將旅游干擾劃分為4級(jí)：60 m范圍外的無(wú)干擾區(qū)，35～60 m輕度干擾區(qū)，15～35 m中度干擾區(qū)以及0～15 m重度干擾區(qū)。并在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，選取生態(tài)環(huán)境基本一致，群落年份相當(dāng)，具有代表性的樣地，不同干擾區(qū)樣地設(shè)置3個(gè)微地形環(huán)境無(wú)明顯差異的重復(fù)樣地，植被群落設(shè)置30 m×30 m樣方，土壤設(shè)置1 m×1 m的樣方，每月中分別調(diào)查作記錄并取樣，于實(shí)驗(yàn)室分析。

1.2.2 土壤理化及酶活的測(cè)定 土壤含水率(SM)采用120 ℃連續(xù)烘干24 h后前后重量差計(jì)算得出，采用環(huán)刀法取樣測(cè)定土壤容重，pH指采用酸度計(jì)測(cè)定，電導(dǎo)率(EC)用電導(dǎo)率儀(土︰水為1︰2.5)測(cè)定，有機(jī)碳(SOC) 用重鉻酸鉀氧化加熱法測(cè)定，全氮(TN)用半微量凱氏定氮法測(cè)定，全磷(TP)用硫酸-高氯酸消煮法測(cè)定，全鉀(TK) 用NaOH熔融火焰光度法測(cè)定[11-15]。

參考王友保[16]、關(guān)松蔭[17]、周禮凱[18]、隋躍宇[19]等方法測(cè)定土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量和過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶。

1.2.3 土壤微生物和植被群落特征 參考張小磊、陳帥等[20-24]方法培養(yǎng)土壤微生物及評(píng)測(cè)其群落特性。運(yùn)用豐富度指數(shù)(S)、Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)、Alatalo指數(shù)(E)和Mcintosh指數(shù)(Dm)對(duì)調(diào)查的樣地土壤微生物及植被進(jìn)行群落多樣性分析，具體計(jì)算公式[25]如下：

(1)Patrick豐富度(R)：R=S

式中，Pi為種i的概率；S為種i所在樣方的物種數(shù)，即物種豐富度；N為S個(gè)種的重要值之和。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS18.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，運(yùn)用最小顯著差數(shù)法(LSD)進(jìn)行顯著性分析。并用OriginPro 8.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性狀

土壤為陸生植物提供所需的水分和養(yǎng)分，是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量交換的重要場(chǎng)所，土壤理化形狀的改變直接影響土壤構(gòu)成，間接影響植物的生理生長(zhǎng)。本研究檢測(cè)不同干擾程度土壤理化性質(zhì)如表1所示，隨著干擾程度的增大，土壤pH減小，干擾最大pH值比未干擾區(qū)pH降低土壤趨于酸化；土壤容重、含水量、有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀含量降低，土壤理化性狀發(fā)生改變，土壤板結(jié)化，養(yǎng)分流失嚴(yán)重，干擾程度最大土壤容重、含水量、有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀比未干擾區(qū)分別降低。另一方面，干擾程度增大致使土壤電導(dǎo)率增大，說(shuō)明土壤可溶性有機(jī)鹽增多，不利于土壤養(yǎng)分的貯存，從而限制風(fēng)景區(qū)植物正常生長(zhǎng)。

表1 不同干擾程度下的土壤理化性狀

注：NR, LR, MR, HR分別表示無(wú)干擾區(qū)，輕度干擾區(qū)，中度干擾區(qū)和重度干擾區(qū)。 Note: NR, LR, MR, HR respectively stand for no interference regions, mild interference regions, moderate interference regions and severe interference regions.

2.2 不同干擾強(qiáng)度下土壤酶活

由圖1可知，在受干擾的區(qū)域，一年中土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶酶活都呈現(xiàn)先遞減后增高的趨勢(shì)，8和9月含量最低，初步分析可能和旅游活動(dòng)時(shí)間有關(guān)聯(lián)，每年7-10月羅浮山接待旅游人數(shù)相比其他月份顯著增多，旅游干擾強(qiáng)度較大顯著減弱土壤酶活；未被旅游活動(dòng)干擾的區(qū)域土壤酶活變化波動(dòng)較小，隨著干擾強(qiáng)度的增大，土壤酶活也顯著降低，其中重度干擾區(qū)域土壤酶活性最低。

2.3 旅游活動(dòng)對(duì)土壤微生物群落水平分布的影響

土壤中的微生物對(duì)增加土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)、促進(jìn)自然界的物質(zhì)循環(huán)具有重要作用。旅游風(fēng)景區(qū)土壤中微生物群落多樣性水平能在一定程度上反映該區(qū)域旅游活動(dòng)的強(qiáng)弱。圖2顯示的是羅浮山風(fēng)景區(qū)不同干擾程度土壤中磷脂脂肪酸(PLFA)含量、微生物多樣性指數(shù)及均勻度指數(shù)的描述。由圖2可知，未受干擾區(qū)域土壤平均PLFA總含量與旅游干擾區(qū)土壤PLFA含量差異顯著(P<0.05)，說(shuō)明隨著干擾程度的增大，風(fēng)景區(qū)土壤微生物數(shù)目顯著減少，土壤微生物群落多樣性和均勻度顯著下降。

NR, LR, MR, HR分別表示無(wú)干擾區(qū)，輕度干擾區(qū)，中度干擾區(qū)和重度干擾區(qū)NR, LR, MR, HR respectively stand for no interference regions, mild interference regions, moderate interference regions and severe interference regions圖1 不同月份和不同干擾程度土壤酶活的變化Fig.1 Changes of enzyme activity of soil in different months and different degree interference

NR, LR, MR, HR分別表示無(wú)干擾區(qū)，輕度干擾區(qū)，中度干擾區(qū)和重度干擾區(qū)NR, LR, MR, HR respectively stand for no interference regions, mild interference regions, moderate interference regions and severe interference regions圖2 微生物群落多樣性及均勻度Fig.2 Microbial community diversity and evenness

NR, LR, MR, HR分別表示無(wú)干擾區(qū)，輕度干擾區(qū)，中度干擾區(qū)和重度干擾區(qū) NR, LR, MR, HR respectively stand for no interference regions, mild interference regions, moderate interference regions and severe interference regions圖3 格木年齡層結(jié)構(gòu)Fig.3 Age layer structure of Erythrophloeum ferdii

2.4 格木種群年齡結(jié)構(gòu)

格木種群是羅浮山風(fēng)景區(qū)主要的植被群落之一，對(duì)羅浮山的生態(tài)平衡有重要作用。野外調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析了羅浮山格木種群不同年齡層特征，如表2所示，將胸徑2.5～12 cm，統(tǒng)計(jì)分類為5～15年生長(zhǎng)史的Ⅰ級(jí)小樹；將胸徑15～30 cm，統(tǒng)計(jì)分類為20～65年生長(zhǎng)史的Ⅱ級(jí)中等樹；將胸徑32 cm以上統(tǒng)計(jì)分類為75年以上生長(zhǎng)史的Ⅲ級(jí)大樹。圖3表示的是羅浮山風(fēng)景區(qū)不同旅游干擾區(qū)域格木Ⅰ級(jí)小樹，Ⅱ級(jí)中等樹和Ⅲ級(jí)大樹數(shù)量分布與變化，由圖3可知，在未干擾區(qū)域Ⅰ級(jí)，Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)樹平均數(shù)量分別是31.2，12.3，6.3；旅游活動(dòng)最多干擾最嚴(yán)重區(qū)域Ⅰ級(jí)，Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)樹平均數(shù)量分別是11.4，28.6，1.8，隨著干擾程度的增大，Ⅰ級(jí)和Ⅲ級(jí)數(shù)數(shù)目顯著下降，Ⅱ級(jí)數(shù)有所增加，旅游干擾顯著減弱了Ⅰ級(jí)小樹和Ⅲ級(jí)大樹生存力，這也在一定程度上阻斷了風(fēng)景區(qū)格木種群可持續(xù)生長(zhǎng)。

2.5 格木群落結(jié)構(gòu)及物種多樣性

格木是蘇木科格木屬常綠高大喬木，主要分布于廣東、廣西、浙江、福建和臺(tái)灣等省區(qū)，在廣東分布于廣州、博羅、紫金、懷集、肇慶、封開、郁南、信宜、云浮、佛岡、恩平、珠海、惠東、饒平、五華等地[26]。調(diào)查研究了廣東羅浮山格木種群結(jié)構(gòu)，如圖4所示，隨著旅游風(fēng)景區(qū)人類活動(dòng)干擾程度的增大，格木群落Simpson多樣性指數(shù)、Shannon wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)以及Alatalo均勻度指數(shù)都降低，未被干擾區(qū)與被干擾區(qū)(LR, MR, HR)植被豐富度指數(shù)差異顯著，說(shuō)明旅游活動(dòng)顯著減弱風(fēng)景區(qū)植被群落物種多樣性、均勻度和豐富度。

表2 格木胸徑、樹齡與分級(jí)

NR, LR, MR, HR分別表示無(wú)干擾區(qū)，輕度干擾區(qū)，中度干擾區(qū)和重度干擾區(qū)NR, LR, MR, HR respectively stand for no interference regions, mild interference regions, moderate interference regions and severe interference regions圖4 格木群落結(jié)構(gòu)和物種多樣性Fig.4 Community structure and species diversity of Erythrophleum fordii Oliv. population

3 討 論

旅游活動(dòng)對(duì)風(fēng)景區(qū)生態(tài)環(huán)境影響的大小是由影響強(qiáng)度和影響的空間范圍決定的，而影響強(qiáng)度與游客數(shù)量、旅游活動(dòng)方式和類型、旅游季節(jié)分布及環(huán)境條件等有關(guān)[26]。旅游活動(dòng)產(chǎn)生的旅游干擾對(duì)風(fēng)景區(qū)的縱橫宏觀生態(tài)環(huán)境以及土壤微生態(tài)環(huán)境都產(chǎn)生了顯著影響，這種影響有利有弊。土壤是植物賴以生存的基礎(chǔ)，土壤養(yǎng)分不僅能反映土壤“營(yíng)養(yǎng)庫(kù)”中養(yǎng)分的貯量水平，并且能影響有效養(yǎng)分的供應(yīng)能力[27-28]。不同干擾區(qū)土壤理化性狀測(cè)定發(fā)現(xiàn)，隨著旅游活動(dòng)頻繁增加，景區(qū)的干擾也增大，顯著影響了旅游區(qū)土壤理化性狀，例如土壤含水量和容重的降低使土壤板結(jié)，營(yíng)養(yǎng)流失等(表1)，這也在一定程度上對(duì)地上部分植被的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響。王立龍[29]等研究發(fā)現(xiàn)旅游強(qiáng)度與土壤酶活存在顯著的相關(guān)性。本研究中受干擾的區(qū)域土壤酶活性也被抑制，干擾程度較大的區(qū)域土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶酶活性反而更低(圖1)，說(shuō)明旅游干擾對(duì)土壤酶活影響顯著(P<0.05)，減弱了土壤生態(tài)系統(tǒng)中重要的生物化學(xué)過(guò)程，土壤生化降解能力顯著降低。土壤中微生物是生態(tài)系統(tǒng)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，也是對(duì)環(huán)境的變化表現(xiàn)最為敏感的指標(biāo)之一，反之，微生物的強(qiáng)烈變化也潛在的影響周圍的生態(tài)環(huán)境，景區(qū)旅游活動(dòng)的頻繁增強(qiáng)，受干擾區(qū)土壤中微生物群落也隨著變遷(如圖)，旅游干擾的增強(qiáng)使得土壤中微生物群落數(shù)量急劇減少，也伴隨著微生物群落多樣性的降低，微生物群落趨于單一化，從而影響該干擾區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

很多研究結(jié)果表明，土壤微生物多樣性與植物群落多樣性呈正相關(guān)。Kennedy等人[30]利用T-RFLP技術(shù)對(duì)7種植被的土壤微生物進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，植被差異可以顯著影響土壤中微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)，土壤中微生物群落多樣性和物種的豐富度隨地上植被生態(tài)環(huán)境變化而變化[31]。以羅浮山最大數(shù)量植被格木為研究對(duì)象，對(duì)不同干擾區(qū)格木植被種群分布水平進(jìn)行測(cè)評(píng)，旅游干擾程度的增加顯著降低了地上植被群落多樣性，并且顯著降低植被豐富度，這對(duì)地上生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定不利。地上植被群落的變化，而地下土壤微生物群落也隨著變化，土壤微生物的多樣性和豐富度顯著影響土壤內(nèi)養(yǎng)分及生物化學(xué)反應(yīng)，土壤生態(tài)環(huán)境的不穩(wěn)定性反過(guò)來(lái)也影響著地上植被的生理生長(zhǎng)，多項(xiàng)研究指標(biāo)揭示旅游干擾的介入，打亂了穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)格局。本研究評(píng)價(jià)旅游活動(dòng)對(duì)羅浮山風(fēng)景區(qū)的影響，涉及的因素有土壤理化特性、土壤酶活、土壤微生物以及地上格木種群，有地下生物變化和地上植被的變化，宏觀和微觀結(jié)合，能有效的反映旅游干擾對(duì)羅浮山風(fēng)景區(qū)格木種群及土壤性質(zhì)的影響，未來(lái)還應(yīng)在此基礎(chǔ)上加大研究的時(shí)間和空間尺度，增大樣本量，運(yùn)用更精密的儀器和有效的方法做進(jìn)一步深入研究。

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(責(zé)任編輯 陳 虹)

Changes ofErythrophleumfordiiOliv. Population and Soil Characteristics in Luofu Mountain under Tourism Activities

YANG Li

(Vocational and Technical College of IMAU,Inner Mongonia Baotou 014109,China)

In order to investigate the effects of tourism activities on vegetarian population structure and soil characteristics in scenic spots,ErythrophleumfordiiOliv. population under different degree of interference in Luofu mountain of Guangdong province was investigated, and the physical-chemical properties of soil, soil enzymatic activities, and the distribution of microbial community were detected. The result showed that with the increasing of tourism disturbance, the pH of soil in scenic spots decreased, water dropped, bulk density decreased, conductivity increased, and nutrients was lost. The soil enzyme activity dropped significantly and was a seasonal variation. The contents of urease, catalase, phosphatase and sucrase dropped significantly from January to August, rising from September to December；Tourism disturbance significantly affected the distribution of microbial community of soil, the number of microbial declined significantly with the increasing tourism disturbance, the diversity of microbial population decreased significantly, and also changing the diversity ofErythrophleumferdiiOliv. The Ⅰlevel saplings had a dramatic decline with the increasing of tourism activities, however, the Ⅱlevel medium trees increased, but the number of Ⅲ level big trees dropped significantly. The community diversity ofErythrophloeumferdiiand vegetation richness in Luofu mountain also decreased significantly, and vegetation types were significantly reduced. To sum up, the physical-chemical properties of soil were changed, microbial diversity and enzyme activity of soil reduced, vegetation types decreased significantly, and the sustainable growth of vegetation in Luofu scenic spots was inhibited, which directly or indirectly harmed the natural ecological environment of scenic area in Luofu mountain.

Tourism activity; Luofu mountain;ErythrophleumferdiiOliv; Soil enzyme activity; Microbial community; Diversity; Richness

1001-4829(2016)07-1672-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.07.031

2015-03-20

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“內(nèi)蒙古大興安嶺森林生態(tài)服務(wù)功能定位觀測(cè)研究”(201204101-2)

楊 麗(1979-)，女，內(nèi)蒙古包頭人，在讀博士，講師，研究方向?yàn)樯挚沙掷m(xù)發(fā)展和生態(tài)服務(wù)功能定位觀測(cè)，E-mail:nmyanglee1979@163.com。

S38.1

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