旅游干擾對南灣國家森林公園土壤和空氣質(zhì)量的影響

張奇志

(信陽農(nóng)林學(xué)院 旅游管理學(xué)院，河南 信陽 464000)

森林旅游作為生態(tài)旅游的主體，其發(fā)展的核心體現(xiàn)了生態(tài)與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代要求，是現(xiàn)代旅游發(fā)展的新趨勢[1]。旅游環(huán)境是旅游開發(fā)利用的基礎(chǔ)，是旅游活動的主要作用對象，旅游環(huán)境的好壞直接決定旅游者的旅游體驗(yàn)，影響旅游目的地旅游業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。旅游活動不可避免地會對旅游區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成影響，植物、土壤、大氣、水體等作為旅游環(huán)境的重要組成部分，對維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和健康有重要作用，但這些環(huán)境因子極易受旅游活動的干擾。旅游干擾程度是確定旅游區(qū)生態(tài)環(huán)境閾值的重要依據(jù)，植物、土壤、大氣等受旅游活動的變化可反映一定程度上的旅游干擾生態(tài)效應(yīng)。國外對旅游干擾的研究較為全面，涉及旅游活動方式、干擾強(qiáng)度對植物、土壤等的影響[2-3]，國內(nèi)20世紀(jì)90年代開始關(guān)注旅游生態(tài)干擾影響，但主要集中在旅游活動對植物的影響研究，對土壤、空氣等方面的研究較少，且研究的深度和廣度有限[4-5]。

南灣國家森林公園自建立以來，旅游業(yè)迅速發(fā)展，與此同時(shí)，公園大規(guī)模的建設(shè)和超負(fù)載游客活動使森林公園環(huán)境質(zhì)量發(fā)生了一系列的變化，旅游活動主要區(qū)域的植被、土壤、空氣等生態(tài)因子受到不同程度的干擾，尋求旅游活動與生態(tài)環(huán)境平衡發(fā)展已成為當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)研究的重要課題。長久以來，有關(guān)南灣國家森林公園的研究主要集中在對旅游自然資源開發(fā)利用、人文旅游資源挖掘和旅游業(yè)發(fā)展趨勢等方面，而對旅游活動與生態(tài)環(huán)境間的關(guān)系、干擾對生態(tài)因子變化的作用機(jī)理等方面研究缺乏。南灣森林公園的植物物種組成、生長狀況、土壤構(gòu)成、理化性質(zhì)變化、空氣顆粒物、空氣質(zhì)量指數(shù)等生態(tài)因子受旅游活動而發(fā)生的變化，是旅游區(qū)環(huán)境對生態(tài)干擾最直接的反映[6-8]。旅游活動對森林公園植物的影響作為南灣森林公園旅游生態(tài)干擾的重要研究內(nèi)容，已另篇發(fā)表[9]。因此，本研究通過對南灣市國家森林公園生態(tài)環(huán)境因子進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，重點(diǎn)分析旅游干擾前后南灣國家森林公園土壤、空氣等生態(tài)因子的變化情況，以期為南灣國家森林公園的旅游規(guī)劃、資源開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境治理、旅游生態(tài)管理提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣地設(shè)置

在明確南灣國家森林公園各景點(diǎn)資源狀況和旅游開發(fā)利用情況的基礎(chǔ)上，采取典型抽樣方法，依據(jù)均勻布點(diǎn)的原則，選取代表性的景點(diǎn)設(shè)置調(diào)查樣地，在游步道周圍1-50m處設(shè)置干擾樣方，在游步道向外延伸、基本無人為干擾的地帶平行設(shè)置對照樣方，調(diào)查旅游活動持續(xù)干擾后各景點(diǎn)土壤、空氣等環(huán)境因子發(fā)生的變化。

1.2 調(diào)查內(nèi)容及方法

1.2.1 土壤采樣

在南灣國家森林公園的南灣大壩、新碼頭、賢山和鳥島4個(gè)主要景點(diǎn)的代表性林地設(shè)置土壤樣地。采取典型抽樣法，平行挖取旅游干擾和對照的土壤剖面各1個(gè)，觀察土壤剖面的結(jié)構(gòu)，記錄土層厚度、植物根系深度、侵入體、土壤質(zhì)地、堅(jiān)實(shí)度等土壤形態(tài)特征。按照對角線取土法，在土壤剖面20cm處用環(huán)刀取土樣，測定鮮土重，帶回實(shí)驗(yàn)室后在80℃下烘干，測定干土重，計(jì)算土壤容重及土壤含水率[10]。土壤容重=干土重/環(huán)刀容積；土壤含水率=(鮮土重-干土重)/干土重×100%

1.2.2 空氣質(zhì)量檢測

在6月晴朗、無風(fēng)的天氣，選擇公園內(nèi)的南灣大壩、新碼頭、鳥島、響水溝瀑布和羅家溝等旅游活動干擾強(qiáng)弱不同的景點(diǎn)進(jìn)行空氣環(huán)境質(zhì)量測定?？諝庳?fù)離子濃度測定采用日本產(chǎn)KEC-900空氣負(fù)氧離子測量儀。在每個(gè)大氣檢測樣地觀測相互垂直的4個(gè)方向，儀器穩(wěn)定后，讀取3個(gè)波峰值，取其平均值作為該點(diǎn)的空氣負(fù)離子濃度。PM2.5濃度測定用DUSTMATE型手持式環(huán)境粉塵檢測儀(英國生產(chǎn))，同時(shí)用空氣溫濕儀測定空氣的溫度和濕度[11]。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理方法

運(yùn)用Microsoft Excel和DPS 7.05(Data Processing System)對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 旅游干擾對南灣國家森林公園土壤的影響

2.1.1 旅游干擾對土壤構(gòu)成的影響

旅游干擾對南灣國家森林公園土壤構(gòu)成的影響見表1。

表1 旅游踐踏對土壤構(gòu)成的影響Tab.1 Effect of tourist trampling on soil composition

4個(gè)樣地的土壤質(zhì)地均為黃棕壤，森林群落主要以馬尾松(Pinusmassoniana)、麻櫟(Quercusacutissima)林為主，新碼頭、賢山、鳥島3個(gè)樣地的土壤侵入體以石塊為主，南灣大壩土壤中無侵入體。旅游活動強(qiáng)度對土壤存在較大的影響，同時(shí)也影響植物根系的生長，賢山旅游活動強(qiáng)度一般，土壤受影響較小，土壤基本保持自然狀態(tài)，植物根系深度達(dá)到70cm；新碼頭、鳥島的旅游活動較強(qiáng)，土壤堅(jiān)實(shí)，土壤孔隙變小，植物根系深度較淺，新碼頭植物根系深度為55cm，鳥島為65cm；南灣大壩旅游活動極強(qiáng)，加之受大壩附近南灣水廠、游客服務(wù)中心等設(shè)施建設(shè)的影響，土壤受人為干擾嚴(yán)重，土壤變的極為堅(jiān)實(shí)，土壤狀況改變最強(qiáng)，植物根系深度為60cm。

2.1.2 旅游干擾對公園土壤容重的影響

土壤容重分析結(jié)果(圖1)表明,新碼頭-1和新碼頭-2兩個(gè)采樣點(diǎn)未受旅游干擾的土壤容重分別為1.28g/cm3、1.41g/cm3；旅游干擾后，土壤容重為1.29g/cm3、1.60g/cm3。其中新碼頭-1的旅游活動強(qiáng)度弱于新碼頭-2，說明隨著旅游活動的加強(qiáng)，土壤容重逐漸變大。南灣大壩旅游活動極強(qiáng)，未干擾的土壤容重為1.30g/cm3，干擾后為1.57g/cm3，增加了0.27g/cm3，在4個(gè)景點(diǎn)中增加最大。鳥島未干擾的土壤容重為1.35g/cm3，干擾后為1.48g/cm3，土壤容重增加了0.13g/cm3。賢山未受干擾的土壤容重為1.23g/cm3，干擾后增加為1.24g/cm3，該景點(diǎn)受旅游活動影響較小，干擾前后基本保持不變。

圖1 旅游干擾前后土壤容重對比Fig.1 Comparison of soil bulk density before and after tourism disturbance

圖2 旅游干擾前后土壤含水率對比Fig.2 Comparison of soil water content before and after tourism disturbance

各景點(diǎn)旅游活動強(qiáng)度和土壤堅(jiān)實(shí)度的分析表明，旅游干擾使土壤容重變大，外在表現(xiàn)為土壤堅(jiān)實(shí)度增加，且隨著旅游活動的加強(qiáng)，土壤孔隙度越小，土壤越堅(jiān)實(shí)。

2.1.3 旅游干擾對土壤含水率的影響

對4個(gè)景點(diǎn)的土壤含水率分析(圖2)表明,森林旅游對公園土壤含水率的影響在于旅游干擾使土壤含水率降低，且隨著旅游活動的加強(qiáng)，含水率下降幅度增大。新碼頭-1采樣點(diǎn)未干擾的土壤含水率為14.28%，干擾后為14.14%，新碼頭-2采樣點(diǎn)未干擾的土壤含水率為13.09%，干擾后下降到9.74%，新碼頭-2的旅游活動強(qiáng)于新碼頭-1，說明旅游活動越強(qiáng)，土壤含水率下降越多。南灣大壩旅游活動極強(qiáng)，未干擾的土壤含水率為17.48%，干擾后下降為15.63%。鳥島旅游活動較強(qiáng)，未干擾的土壤含水率為15.64%，干擾為14.72%。賢山旅游活動一般，未干擾的土壤含水率為16.6%，干擾為16.3%，干擾前后變化不明顯。

2.2 旅游干擾對南灣國家森林公園空氣質(zhì)量的影響

2.2.1 旅游干擾對PM2.5的影響

PM2.5稱為空氣細(xì)顆粒物，其在空氣中含量濃度越高，表示空氣污染越嚴(yán)重，對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量有較大影響。在5個(gè)景點(diǎn)中，旅游活動是影響PM2.5濃度的主要因素。南灣大壩的PM2.5濃度最高，達(dá)到244.9μg/m3，依據(jù)中國環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，南灣大壩在測定時(shí)刻的空氣質(zhì)量屬于重度污染，對人體健康不利。新碼頭的PM2.5濃度為100μg/m3，屬于輕度污染。響水溝瀑布、羅家溝的PM2.5濃度分別為75μg/m3、70.9μg/m3，空氣質(zhì)量二級(良)。鳥島的PM2.5濃度為41.5μg/m3，空氣質(zhì)量二級(良)，在各景點(diǎn)中空氣質(zhì)量最好。

2.2.2 旅游干擾對空氣負(fù)離子濃度的影響

相關(guān)研究表明，山林、樹冠，葉端的尖端放電及雷電、瀑布的沖擊，形成較高濃度的空氣負(fù)離子，使空氣清新。南灣國家森林公園5個(gè)景點(diǎn)中，南灣大壩負(fù)離子濃度最低，為3 000個(gè)/cm3，瞬時(shí)峰值為10 000個(gè)/cm3；新碼頭負(fù)離子濃度為5 200個(gè)/cm3，瞬時(shí)峰值為15 000個(gè)/cm3；響水溝瀑布、羅家溝負(fù)離子濃度分別為7 100個(gè)/cm3、7 500個(gè)/cm3，瞬時(shí)峰值達(dá)到18 000個(gè)/cm3和20 000個(gè)/cm3；鳥島負(fù)離子濃度最高，為8 500個(gè)/cm3，瞬時(shí)峰值高達(dá)22 000個(gè)/cm3。

表2 采樣景點(diǎn)空氣質(zhì)量指數(shù)Tab.2 Air quality index of sample sites

對南灣國家森林公園的PM2.5和空氣負(fù)離子濃度進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明兩者呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.945，表明空氣質(zhì)量越好，負(fù)離子濃度越高，PM2.5濃度越低。根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，南灣國家森林公園5個(gè)景區(qū)的空氣負(fù)離子濃度均高于2 000個(gè)/cm3，空氣質(zhì)量等級為一級，空氣非常清新，對人體健康極有利。相關(guān)研究表明，森林環(huán)境中高濃度的負(fù)離子濃度可顯著降低PM2.5，清除空氣中的污染物，對維持健康的森林環(huán)境具有較大的促進(jìn)作用[12]。

3 討論與結(jié)論

從旅游干擾的一般規(guī)律來說，在旅游干擾的初期生態(tài)因子會表現(xiàn)出明顯的生態(tài)效應(yīng)，但在干擾達(dá)到一定的時(shí)間和強(qiáng)度后，影響效應(yīng)增加很小，這是生態(tài)因子受旅游活動而發(fā)生的必然變化。森林公園土壤的變化可能受旅游垃圾分解、表層土壤流失、有機(jī)質(zhì)含量損失、土壤保水能力減弱、植物根系分泌物變化以及土壤微生物活動等一系列因素綜合作用，但旅游活動是造成這些影響因素變化的主要原因[13]。孫波、管東生等[14-15]對旅游干擾的研究指出，受旅游活動影響較大的地區(qū)，呈現(xiàn)出質(zhì)地粘重、結(jié)構(gòu)變差、植物根系變少、容重增大、水分含量遞減的趨勢，本研究旅游干擾對土壤變化的影響得出的結(jié)論一致。旅游干擾前后南灣國家森林公園4個(gè)景點(diǎn)的土壤構(gòu)成、土壤容重和含水率對比分析，結(jié)果表明，公園的土壤均為黃棕壤，侵入體多為石塊，旅游活動強(qiáng)弱為南灣大壩>新碼頭>鳥島>賢山。各景點(diǎn)植物根系深度隨旅游活動強(qiáng)度不同存在差異。南灣大壩旅游活動極強(qiáng)，土壤容重增加了0.27g/cm3，新碼頭和鳥島旅游活動較強(qiáng)，土壤容重分別增加了0.19g/cm3和0.13g/cm3，賢山受影響較小。旅游干擾使土壤容重變大，土壤含水率降低，外在表現(xiàn)為土壤堅(jiān)實(shí)度增加，且隨著旅游活動的加強(qiáng)，土壤更加堅(jiān)實(shí)，含水率下降幅度增大。

空氣負(fù)離子，具有醫(yī)療保健、殺菌、清除污染物的功能，一般在水體、森林中的濃度較高，南灣國家森林公園具有大面積的湖面，且生長著眾多的馬尾松等針葉樹種，對空氣負(fù)離子生成十分有利，在南灣國家森林公園開展森林生態(tài)旅游、森林浴等，建設(shè)負(fù)離子療養(yǎng)區(qū)、“森林醫(yī)院”和“森林氧吧”，可維持旅游區(qū)良好空氣質(zhì)量[16-17]。對公園5個(gè)景點(diǎn)的空氣負(fù)離子、PM2.5濃度進(jìn)行檢測分析，結(jié)果表明南灣大壩的PM2.5濃度為244.9μg/m3，受旅游活動影響嚴(yán)重；新碼頭的PM2.5濃度為100μg/m3，屬于輕度影響；響水溝瀑布、羅家溝的PM2.5濃度分別為75μg/m3、70.9μg/m3，空氣質(zhì)量二級(良)；鳥島的PM2.5濃度為41.5μg/m3，空氣質(zhì)量二級(良)，在各景點(diǎn)中空氣質(zhì)量最好。南灣國家森林公園鳥島的負(fù)離子濃度高達(dá)8 500個(gè)/cm3，響水溝瀑布、羅家溝達(dá)到7 000個(gè)/cm3以上，新碼頭為5 200個(gè)/cm3，南灣大壩最低，僅為3 000個(gè)/cm3，5個(gè)景區(qū)的空氣負(fù)離子濃度均高于2 000個(gè)/cm3，空氣非常清新?？諝庵蠵M2.5濃度受旅游活動時(shí)空影響較大，游客集中的區(qū)域瞬時(shí)PM2.5濃度較高，空氣負(fù)離子濃度較低，而游客難以到達(dá)的區(qū)域或限制游客的鳥島等地的空氣質(zhì)量明顯好，說明旅游活動一定程度影響旅游區(qū)空氣質(zhì)量。但旅游活動的范圍有限，干擾對空氣質(zhì)量的影響是旅游者可直接親身感受到的體驗(yàn)，對旅游區(qū)整體環(huán)境質(zhì)量影響不大。旅游活動對森林公園空氣指數(shù)的影響可進(jìn)一步進(jìn)行長期定位監(jiān)測，將空氣質(zhì)量變化與旅游者數(shù)量、旅游活動時(shí)間、旅游活動方式、旅游季節(jié)、旅游服務(wù)方式等因素結(jié)合分析，以確定旅游干擾對空氣質(zhì)量的影響程度。

旅游干擾生態(tài)環(huán)境的影響效應(yīng)由影響強(qiáng)度和影響空間范圍兩方面決定，旅游干擾對環(huán)境影響在小時(shí)空尺度上表現(xiàn)較為顯著，但干擾的影響是循序漸進(jìn)的長期效應(yīng)，目前的相關(guān)研究多采用時(shí)空對比法，缺乏長期定位監(jiān)測的持續(xù)研究，而較大時(shí)空尺度的相關(guān)研究受社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、區(qū)域旅游資源性質(zhì)、旅游可通達(dá)性等因素制約，不具有可比性，因此很難確定旅游活動對環(huán)境影響的長期作用機(jī)制。本研究對南灣國家森林公園的旅游活動影響生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了初步的研究分析，明確了不同景點(diǎn)的旅游生態(tài)干擾狀況，同時(shí)，也為森林公園今后進(jìn)行旅游長期干擾研究提供了方向，對促進(jìn)南灣國家森林公園的健康持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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