漓江風景區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境對旅游干擾的響應

楊東偉, 楊永德, 陸丹丹, 史慧珂

(1.海南熱帶海洋學院 旅游學院, 海南 三亞 572000; 2.廣西大學 商學院, 廣西 南寧 530004)

優(yōu)美健康的生態(tài)環(huán)境是旅游業(yè)賴以生存和發(fā)展的基礎，生態(tài)環(huán)境的好壞是決定旅游業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展的直接原因。由于旅游業(yè)具有資源消耗的產業(yè)特點，隨著中國旅游業(yè)的快速發(fā)展，一些景區(qū)出現了土壤生態(tài)功能退化、土壤侵蝕等土壤生態(tài)問題，嚴重影響了景區(qū)可持續(xù)發(fā)展。土壤生態(tài)系統(tǒng)是景區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，土壤狀況的優(yōu)劣對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和環(huán)境健康狀況有重要影響，能夠影響植被的生長和演替，進而影響整個景區(qū)景觀和生態(tài)系統(tǒng)的變化[1-2]；旅游開發(fā)利用等活動對景區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響最容易反映在土壤與植被上[3]，因而土壤生態(tài)環(huán)境的研究是旅游生態(tài)環(huán)境研究中至關重要的一環(huán)。

漓江流域擁有發(fā)育完美的濕潤熱帶亞熱帶峰林地貌景觀，是全球分布面積最大、景觀美學價值最高、最具典型性的喀斯特地貌景觀之一，是極其珍貴的世界自然遺產地。該地區(qū)巖石和礦物易被溶蝕和侵蝕，地形破碎、成土速率慢，生態(tài)環(huán)境脆弱，因而巖溶地區(qū)地貌和土壤更易受到人類活動的影響。近年來漓江風景區(qū)一些區(qū)域旅游開發(fā)的規(guī)模和強度都超過了景區(qū)生態(tài)環(huán)境的承載力，旅游活動核心區(qū)表層土壤損失嚴重，自然生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞，阻礙了景區(qū)生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，致使一些區(qū)域面臨喪失旅游價值的風險[4]，因而系統(tǒng)研究旅游開發(fā)利用對漓江風景區(qū)土壤性狀的影響效應具有重要意義。

目前關于景區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境的研究已成為世界旅游研究的熱點，國內外已有研究表明，旅游干擾對土壤水分、容重、孔隙度、土壤有機質、土壤養(yǎng)分、水土流失等方面產生了重要影響[5-14]。然而這些研究主要集中在景區(qū)土壤理化性質的一個或幾個方面[11,15]，研究相對籠統(tǒng)，不同環(huán)境指標之間關聯性研究不足[1,16]，特別是在旅游干擾對喀斯特景區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境影響方面缺乏系統(tǒng)研究。本研究以廣西壯族自治區(qū)桂林市漓江風景區(qū)(5 A級)內土壤為研究對象，采用量化的土壤環(huán)境指標，系統(tǒng)評價旅游干擾特別是游客行為對漓江風景區(qū)土壤性狀的影響，探索土壤生態(tài)環(huán)境對旅游干擾活動的響應規(guī)律，并從技術和管理等方面提出保護措施，旨在為實現漓江風景區(qū)旅游資源的合理開發(fā)與保護提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

漓江風景區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)東北部，規(guī)劃面積1 159.4 km2[17]。該景區(qū)屬于中亞熱帶季風氣候區(qū)，年均氣溫約為19.1 ℃，氣候溫和，雨量充沛，多年平均降雨1 627 mm，年均日照1 553 h，年均濕度80%。研究區(qū)巖性復雜，有喀斯特山地、丘陵、臺地，土壤類型主要以紅壤為主，伴隨著黃壤、紫色土和少量裸巖。漓江風景區(qū)1982年被評為國家級風景名勝區(qū)，2007年被評為國家5 A級風景區(qū)，2014年桂林喀斯特入選世界自然遺產名錄。漓江風景區(qū)旅游旺季游客峰值明顯，據統(tǒng)計，2018年春節(jié)期間共接待游客34.35萬人次，同比增長12%。

1.2 土壤樣品采集

在前期調研基礎上，于2018年7月在漓江風景區(qū)的觀光區(qū)、休憩區(qū)、服務區(qū)等功能區(qū)內采集受旅游開發(fā)、游覽、旅游交通等旅游相關活動影響的表層土壤(0—12 cm)樣品。沿垂直游道方向，在每個樣地設置樣帶；在每條樣帶內，分別設計距離干擾區(qū)域0.1～1.1 m(旅游活動干擾區(qū))，2～5 m(緩沖區(qū))和6～10 m(背景區(qū))的1 m×1 m的樣方。在每個樣方內，按照面積為20 cm×20 cm的小樣方，采集表層土壤(0—12 cm)。每個樣點隨機設置5個重復，進行調查取樣，將5個重復樣混合而成1個土壤樣品，最終在風景區(qū)采集5個系列，15個混合土壤樣品。系列1位于七星巖景區(qū)核心游覽區(qū)及周邊，代表觀光游覽區(qū)；系列2位于七星巖景區(qū)休息凳周邊，代表休憩區(qū)；系列3位于象山景區(qū)游步道附近，代表觀光游覽區(qū)；系列4位于漓江邊停車場及周邊，代表旅游服務區(qū)；系列5位于漓江邊碼頭及周邊，代表旅游服務區(qū)。依據土壤調查手冊標準對土壤樣品進行鑒定、描述和記載。

1.3 土壤測定和數據分析

自然含水率采用烘干法測定；顏色鑒定采用芒塞爾土壤標準比色卡法(新版標準土色帖，日本)進行比色；土壤pH值采用電位法測定(土液比1∶2.5水浸提)；土壤堅實度指數采用堅實度計測定，查土壤堅實度換算表得到；土壤有機質采用重鉻酸鉀—硫酸外加熱法測定；全氮采用凱氏定氮法測定；堿解氮采用堿解擴散法測定；全磷采用NaOH熔融—鉬銻抗比色法測定；速效磷采用0.05 mol/L HCl和0.012 5 mol/L H2SO4提取—鉬銻抗比色法測定；全鉀采用NaOH熔融—火焰光度法測定；速效鉀采用NH4OAc浸提—光焰光度計法測定。具體測定步驟參見文獻[18-19]。

采用Microsoft Excel 2007進行數據統(tǒng)計與作圖，運用SPSS 19.0進行主成分分析，依據處理結果對比干擾區(qū)與背景區(qū)的土壤環(huán)境因子的差異。

2 結果與分析

2.1 旅游干擾對土壤物理性質影響

在漓江風景區(qū)的背景區(qū)域，植被保護較好，地表一般有1～4 cm厚度不等的枯枝落葉層，部分樣地有2 cm左右的腐殖質層；而在旅游活動干擾較嚴重區(qū)域地表裸露，出現石漠化現象，基本看不到植被和枯枝落葉，根系較背景區(qū)明顯減少。在旅游活動干擾區(qū)，植被和枯枝落葉減少，引起土壤有機質含量下降，致使土壤明度和彩度增加。樣點系列1背景區(qū)表層土壤潤態(tài)時顏色為黑色(7.5 YR2/1)，在旅游活動的干擾下表層土壤顏色轉變?yōu)楹诤稚?7.5 YR3/1)和暗褐色(7.5 YR3/3)。

由于游客踩踏等因素的影響，旅游干擾區(qū)較背景區(qū)土壤容重明顯增加，增幅在12.2 %～51.1%之間(見表1)；土壤堅實度明顯增大，其平均值在背景區(qū)為2.63 kg/cm3，在緩沖區(qū)增加到6.49 kg/cm3，在干擾區(qū)則高達43.53 kg/cm3，較背景區(qū)增加了15.55倍(見圖1)。對比分析表明，土壤系列2(休憩區(qū))土壤堅實度的變化最明顯，這與休憩過程中游客反復踩踏等因素有關(見圖1)。由于枯枝落葉層和腐殖質減少，土壤容重增多，土壤蓄水能力減弱，土壤自然含水率明顯降低(圖1)。在背景區(qū)土壤結構多為團塊狀和塊狀結構，直徑主要集中在10—40 mm之間；在干擾區(qū)多呈現大楞塊結構，直徑多分布在60—160 mm之間(見表1)。

注：圖中系列1—5指不同采樣點，詳見表1。下同。

表1 漓江風景區(qū)土壤理化性質

2.2 旅游干擾對土壤化學性質的影響

在旅游活動干擾下，地表植被和枯枝落葉層明顯減少，土壤無法得到地表動植物殘體等有機物的補給，致使土壤有機質明顯下降，干擾區(qū)與背景區(qū)相比土壤有機質含量降幅在41.0%～76.3%之間(見圖2)。在旅游活動干擾下，土壤pH值呈現兩種變化趨勢：背景區(qū)偏中性的土壤pH值略微升高；而背景區(qū)偏堿性的土壤pH值略微下降。

背景區(qū)土壤全氮平均含量為1.77 g/kg，在旅游干擾區(qū)下降到0.68 g/kg，平均下降61.58個百分點。背景區(qū)土壤堿解氮、有效磷和有效鉀平均含量分別為69.98，64.54，175.82 mg/kg，在旅游干擾區(qū)分別下降到47.44，18.02，112.07 mg/kg，降幅分別為為32.21%，72.08%和36.26%。在旅游活動干擾下，土壤全磷含量略微降低，全鉀含量變化規(guī)律不明顯(見圖3—5)。

圖2 漓江風景區(qū)旅游干擾下土壤pH值和有機質的變化

圖3 漓江風景區(qū)旅游干擾下土壤全氮和堿解氮的變化

圖4 漓江風景區(qū)旅游干擾下土壤全磷和有效磷的變化

2.3 土壤環(huán)境指標主成分分析結果

主成分PC1，PC2和PC3分別解釋了旅游干擾下50.3%，17.5%和13.8%的土壤環(huán)境因子的變異，它們的累積貢獻率為81.6%。第一主成分與枯枝落葉層厚度、自然含水率、堅實度、容重、有機質、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、有效鉀等因子呈顯著(p<0.05)或極顯著(p<0.01)相關(見表2)；第二主成分與全磷、有效磷、有效鉀呈顯著(p<0.05)或極顯著(p<0.01)正相關，第三主成分與pH值和全鉀呈顯著(p<0.05)或極顯著(p<0.01)相關。由圖6可知，分布在A區(qū)域的5個土壤樣本均為背景區(qū)土壤樣本，分布在B區(qū)域的5個土壤樣本均為旅游干擾緩沖區(qū)土壤樣本，分布在C區(qū)域的5個土壤樣本均為旅游干擾區(qū)土壤。

圖5 漓江風景區(qū)旅游干擾下土壤全鉀和有效鉀的變化

注：圖中數字1—15表示不同的樣品號，詳見表1。A，B，C表示3個區(qū)域。

表2 漓江風景區(qū)土壤理化性質與主成分的相關系數矩陣

3 討 論

3.1 土壤理化指標的演變

在旅游活動等因素干擾下，干擾區(qū)土壤變得緊實，土壤團塊狀結構逐漸轉變?yōu)閴K狀或大楞塊狀結構，土壤水氣平衡遭到破壞，土壤堅實度增加，植物扎根困難，導致土壤蓄水和滲透能力減弱，地表徑流增加，從而增加了水土流失風險。隨著干擾不斷增強，土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性變弱，抵御干擾的能力減弱。

地表殘落物和地下根系是土壤有機質的重要來源，旅游干擾能夠對腐殖質層與枯枝落葉層造成很大影響，使植物根系減少，土壤進一步裸露，致使旅游干擾區(qū)土壤有機質含量下降，土壤中儲存的有機碳含量隨之下降。土壤中氮素主要以有機態(tài)形式存在，因而土壤氮素含量也隨著有機質含量降低而下降?？葜β淙~為土壤提供了氮磷鉀等養(yǎng)分，在旅游干擾區(qū)枯枝落葉層消失，導致磷素，特別是有效態(tài)的磷素和鉀素含量下降，致使土壤綜合肥力下降，影響植被的生長與演替，進而影響風景區(qū)景觀的變化。

3.2 土壤環(huán)境因子的主成分分析

在旅游干擾影響下，土壤樣品在排序圖的不同區(qū)域聚集(見圖6)，表明旅游活動對土壤環(huán)境因子產生不同程度的影響。由圖6可知，分布在A區(qū)域的5個土壤樣本均為背景區(qū)土壤樣本，而A區(qū)域土壤樣品較分散，說明背景區(qū)各樣品土壤性質差異性較大。A區(qū)域土壤樣本的自然含水率、有機質、全氮、堿解氮、有效磷、有效鉀等指標明顯高于其他區(qū)域土壤，而土壤堅實度和容重則明顯低于其他區(qū)域土壤。分布在C區(qū)域的5個土壤樣本均為旅游干擾區(qū)土壤，該區(qū)域自然含水率、有機質、全氮、堿解氮等指標明顯低于其他土壤。分布在B區(qū)域的5個土壤樣本均為旅游干擾緩沖區(qū)土壤樣本，其土壤理指標的數值大小總體上介于A區(qū)域和C區(qū)域土壤樣本理化指標的數值之間。區(qū)域B和C內樣品相對較集中，說明這兩個區(qū)域內土壤性質相似度較高，也表明旅游干擾下不同背景區(qū)土壤指標逐漸向相同的土壤退化方向演變。區(qū)域B和C之間的距離明顯小于區(qū)域B或C與A的距離，表明背景區(qū)土壤與緩沖區(qū)或干擾區(qū)土壤性質的差異性要大于緩沖區(qū)土壤與干擾區(qū)土壤性質的差異性，土壤環(huán)境因子發(fā)生階段性變化。主成分1，2與土壤環(huán)境指標的相關性及趨勢，與旅游干擾下土壤環(huán)境因子的變化趨勢基本一致，因而可以推斷出主成分1，2主要與旅游干擾程度有關；而主成分3主要與土壤類型、母質等旅游干擾以外的因素有關。

3.3 消減旅游干擾對土壤負面影響的策略分析

3.3.1 采用生態(tài)學方法，科學評價景區(qū)環(huán)境承載力 當旅游旺季來臨之際，景區(qū)涌現大量游客，會對景區(qū)自然環(huán)境帶來不可逆轉的影響[20]。張廣海等[21]在分析旅游環(huán)境承載的生態(tài)含義時指出，旅游環(huán)境承載力反映的是人口與自然環(huán)境之間的關系，其核心是維持自然資源的完整性和整體性以及提供高質量的游憩環(huán)境。目前景區(qū)一般采用面積法和游線法等方法測算環(huán)境承載力，而非從環(huán)境本身出發(fā)評價承載力，定量化研究不足。已有文獻研究表明，景區(qū)土壤環(huán)境、水資源環(huán)境、生物環(huán)境以及污染物的環(huán)境等4部分對一個旅游景點承載力影響較明顯[22]。在分析漓江風景區(qū)環(huán)境承載力時，建議采用生態(tài)環(huán)境承載力測算方法[22]，依據土壤理化等指標的變化，對環(huán)境承載力做出更加科學的判斷，為科學管理客流提供依據。

3.3.2 合理規(guī)劃景區(qū)，完善保護設施 在旅游規(guī)劃中，在旅游景點布局時應充分考慮觀光游覽區(qū)和休憩區(qū)等區(qū)域環(huán)境容量，以及游客集聚和擴散特征，通過分析游客流的空間形式，設計環(huán)線，修建網絡型游覽步道，避免擁堵，達到疏散游客，避免游客對局部區(qū)域土壤過度踩踏，造成地表石漠化等不良影響。同時，應在游步道上鋪設竹木、石板等材料，以減少旅游活動對周圍土壤生態(tài)的破壞。

3.3.3 加強環(huán)保宣傳，科學生態(tài)管理 加強對旅游者和當地居民的宣傳和教育，提高其保護土壤生態(tài)環(huán)境的自覺性，減少對景區(qū)土壤的干擾與破壞。建立完善環(huán)境保護法律體系，倡導文明旅游，提倡生態(tài)旅游、綠色旅游，減少旅游干擾對土壤生態(tài)環(huán)境的破壞。在旅游旺季，應加強旅游者的引導和時空分流，嚴格控制高峰期游客數量，以避免游客過度干擾，超出景區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)的自凈化能力，對土壤生態(tài)環(huán)境造成不可逆轉的損害。

3.3.4 完善環(huán)境治理體系，維護土壤生態(tài)環(huán)境 對景區(qū)內旅游活動強烈干擾區(qū)的土壤，應運用改良技術對土壤進行改良與保護，維護土壤生態(tài)平衡。目前對土壤進行改良的措施主要有水利土壤改良、工程土壤改良、生物土壤改良、耕作土壤改良及化學土壤改良等方法[23]。

4 結 論

研究表明，在旅游活動等因素干擾下，漓江風景區(qū)土壤含水率、有機質、全氮、堿解氮、有效磷和有效鉀等土壤環(huán)境指標隨著干擾程度的增強而逐漸降低，土壤結構變差，土壤顏色明度和彩度增加，綜合肥力下降，從而對景區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境帶來不利影響。主成分分析表明，在旅游干擾下，漓江風景區(qū)土壤環(huán)境發(fā)生階段性變化，不同背景區(qū)土壤朝著相同方向退化。因而漓江風景區(qū)應從管理和技術等多方面采取措施，以促進景區(qū)內土壤生態(tài)保護與可持續(xù)發(fā)展。