踩踏干擾對農(nóng)牧交錯帶風(fēng)景道沿線植被-土壤 系統(tǒng)的影響評價

中圖分類號：F590.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0435（2025）05-1631-08

Abstract：With thecontinuous improvement of the quality of life of urban and rural residents，suburb tourism activities in the mixed Agricultural-pastoral zone are becoming increasingly popular.Focusing on stampede interference activities along scenic roads，the impact range and degree of stampede interference onthe vegetation-soil system along the mixed Agricultural-pastoral zone are calculated through field investigations，Weibo location analysis，and remote sensing image analysis. The results show that trampling has a strong impact on vegetation height，coverage，and soil hardness. The average Index of Land Cover Impact （ILCI） was 49.58，indicating a moderate level of disturbance overall. Weibo location analysis showed that 80% of trampling activities were concentrated within 800m of the scenic road，with the most concentrated within 250～300m . OpenStreetMap data analysis of NDVI changes in diferent buffer zones showed that trampling disturbance had an interference range of 200m on the vegetation-soil system along the mixed Agricultural-pastoral zone. The research conclusion helps to enhance the scientificity of tourism management.By reasonably formulating the capacity of rural tourism environment，regulating the flow of rural tourism activities，and other measures，the impact of excessive human trampling on the vegetation-soil system along scenic roads can be effectively alleviated.

Key Words：Mixed Agricultural-pastoral zone;Suburb tourism; Vegetation-soil system; Trample interference; Impact assessment

20世紀(jì)20年代，有關(guān)生態(tài)環(huán)境對踩踏干擾的響應(yīng)研究逐漸展開，Lid-dle[1]、Doxy[2]、Cole[3]、Getz[4]Sun5等學(xué)者以實驗的方法研究了旅游踩踏對草地、森林和沙丘等生態(tài)系統(tǒng)的影響。到了20世紀(jì)80年代，國內(nèi)旅游活動對植被和土壤的影響研究開始起步，主要集中在踩踏對植被和土壤的影響方面。

踩踏對植被影響研究主要聚焦在植被高度、蓋度、植物群落結(jié)構(gòu)、植物多樣性、群落根系及景觀格局等方面。草地植被反映著植物群落的物種組成和草地的自身性狀，在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要作用[。不同的踩踏強度會對植被產(chǎn)生不同程度的直接影響，通常踩踏強度越大，變化程度也越大[6。聶文龍[、肖光明等8、李隴堂等[9]、王坤[10]等學(xué)者分別以興凱湖自然保護(hù)區(qū)、鼎湖山生物圈保護(hù)區(qū)、沙漠旅游區(qū)、五臺山自然保護(hù)區(qū)、大九湖濕地為研究對象，探討了旅游活動對森林植被、草甸植被和沙丘植被的影響，發(fā)現(xiàn)沙漠景區(qū)踩踏干擾集中在道路邊緣 4m 范圍內(nèi)[9，山地草甸景區(qū)踩踏干擾在距游徑 0～5m 處比較嚴(yán)重[10]。梁佳寧等[11]、郭子良等[12]程占紅等[13-14]、牛莉芹等[15-16]、李佳成等[17]學(xué)者利用雙向指示種分析方法 ?α 多樣性指數(shù)、β多樣性指數(shù)和雙項軌跡方差法研究了旅游干擾對植物多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)隨著旅游干擾程度增加，物種替代的變化和群落類型之間的差異越大，物種豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和綜合多樣性指數(shù)趨于減少[13-14]。牛莉芹等[18]、劉海等[19]、呂曾哲舟等20學(xué)者通過野外調(diào)查、空間分析、建立評價模型等方法，對植被景觀格局、植被退化評價和生態(tài)環(huán)境承載力進(jìn)行了翔實研究，得出旅游干擾集中區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)更多受景觀空間結(jié)構(gòu)特征的影響[20]。

踩踏對土壤的影響研究主要集中體現(xiàn)在土壤季節(jié)質(zhì)量變化、土壤理化性質(zhì)、土壤結(jié)皮率、土壤酶活性等方面。唐明艷等[21]、李武陵[22]、王忠君等[23]段亞芳等[24]、馬劍等[25]、李艷等[26]、田云國[27]、馮可等[28]、劉倩倩等[29]、任偉等[30]、關(guān)偉濤等[31]學(xué)者以滇西北高原、鄱陽湖國家濕地公園、云蒙山國家森林公園、嵩山風(fēng)景區(qū)、祁連山、廬山、天山、萬柏林生態(tài)園和松山等為研究對象分析了旅游干擾對土壤變化特征、土壤酶活性、土壤蓄水能力及土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性等方面的影響，取得了豐碩成果。

當(dāng)前研究綜合分析了踩踏對植被高度、蓋度、植物群落變化、植物多樣性、土壤季節(jié)變化、理化性質(zhì)和土壤酶活性等方面的影響程度，對森林公園、地質(zhì)公園、自然保護(hù)區(qū)和自然景區(qū)的植被-土壤系統(tǒng)保護(hù)提出了多方面策略，取得了豐碩成果，但對農(nóng)牧交錯帶風(fēng)景道沿線植被-土壤系統(tǒng)對踩踏活動的響應(yīng)研究比較少。農(nóng)牧交錯帶是京津冀生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)重要的生態(tài)屏障，在維護(hù)地區(qū)生態(tài)平衡、促進(jìn)冀西北地區(qū)旅游業(yè)和牧業(yè)發(fā)展方面具有重要作用。長期以來，張家口市依托當(dāng)?shù)貎?yōu)良的生態(tài)環(huán)境和自然資源，以體驗和欣賞大自然、感受農(nóng)牧交錯帶文化為主的旅游特色吸引了來自全國各地的游客，但旅游活動范圍的不斷擴大、旅游形式的不斷拓寬、旅游強度的不斷增大，也給張家口市生態(tài)環(huán)境和旅游資源保護(hù)帶來了較大壓力。

鑒于此背景，結(jié)合位置微博、遙感影像歸一化植被指數(shù)（Normalizeddifferencevegetation index，NDVI）分析和實地調(diào)查的方法，研究踩踏對冀西北農(nóng)牧交錯帶風(fēng)景道沿線植被-土壤系統(tǒng)的影響，有助于識別踩踏干擾范圍和影響程度，為張家口市旅游發(fā)展政策制定、景區(qū)管理、生態(tài)保護(hù)等提供理論支撐和決策依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

以冀西北農(nóng)牧交錯帶上的風(fēng)景道為研究區(qū)域，選定張家口市草原天路風(fēng)景道東線和西線為研究對象。東線西起張北的野狐嶺，東至崇禮的樺皮嶺；西線西起野狐嶺，東至尚義縣大青山。沿線分布著野狐嶺、天路之眼、大好河山景區(qū)、柳條壩營地、布達(dá)拉觀景臺、閻片山、樺皮嶺、雞冠山、大疙瘩石柱群、白龍洞、石人背地質(zhì)公園、大青山等眾多人文、生態(tài)、歷史旅游資源，是全國知名自駕旅游目的地。

1. 2 研究方法

沿草原天路風(fēng)景道設(shè)置8條重復(fù)樣帶，觀測風(fēng)景道游覽步道兩側(cè)植被高度、蓋度和土壤硬度指標(biāo)，評價踩踏活動對線性旅游單元植被-土壤系統(tǒng)的干擾程度，結(jié)合用戶生成內(nèi)容（Usergeneratedcount，UGC）數(shù)據(jù)及遙感數(shù)據(jù)對游客活動空間評價，提出保護(hù)植被-土壤系統(tǒng)的對策。

野外調(diào)查時間為2022年8月12日和9月16日，此時，正值家庭自駕游出行高峰期，也是草原天路風(fēng)景道旅游踩踏活動瞬時壓力高值期。

1.2.1調(diào)查點選擇根據(jù)草原生物調(diào)查樣地選擇的代表性、典型性、均勻性和機制穩(wěn)定性等原則，在充分考慮農(nóng)牧交錯帶風(fēng)景道沿線的植被情況、踩踏強度及可獲取性的基礎(chǔ)上，在敖包、邊墻里馬場、黑腦包馬場、白龍洞景區(qū)、明長城正邊臺村3號烽火臺、石人背地質(zhì)公園設(shè)計了8條重復(fù)樣帶，見表1。選取的8條樣帶具有同質(zhì)性特征，均屬于自然景觀優(yōu)美、游客活動量大的拍照打卡、游憩停車區(qū)。

1.2.2樣帶設(shè)置在調(diào)查點位上，以游步道兩側(cè)邊緣為始，按兩個點位之間間隔 1m 標(biāo)準(zhǔn)向兩側(cè)設(shè)置5處 0.5m×0.5m 樣方，分別記為 A₁，A₂ A₃ ， A₄ ， A₅ B₁ ， B₂ ， B₃ ， B₄ ， B₅ ，距游步道的距離A₁=B₁ ， A₂=B₂ ， A₃=B₃ ， A₄=B₄ ， A₅=B₅ ，在每條樣帶邊緣 6.5m 外沒有受游客影響或極少影響同質(zhì)區(qū)域設(shè)置1處 0.5m×0.5m 對照樣方[9]，如下圖1。

1.2.3評價指標(biāo)選擇及評價方法采用既成事實分析法，記錄樣區(qū)內(nèi)植被高度觀測結(jié)果，使用原位測試PS-MPT-A袖珍微型貫人儀測量土壤硬度值。通過高清相機拍攝樣區(qū)照片，借助于軟件運算得到植被蓋度。通過受干擾樣區(qū)和未受干擾樣區(qū)的對比，分析各樣區(qū)內(nèi)植被、土壤遭受干擾后的響應(yīng)程度。

（1）植被蓋度

使用植被蓋度減少率（Coverreduction，CR）計算草原天路沿線游步道兩側(cè)植被蓋度變化情況。

數(shù)據(jù)獲取方法：使用索尼ILCE-7M3高清相機對8條樣帶的每個樣方進(jìn)行拍照，拍照時保持正向下垂直拍照，以便獲取最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，篩選合格的照片，借助于北京師范大學(xué)開發(fā)的DPVC軟件（數(shù)碼照片植被覆蓋度測算系統(tǒng)軟件），對樣方植被蓋度測算5次取平均值，最終得出各樣方植被蓋度。

（2）植被高度降低率

植被高度降低率（Vegetationheightreduction， HR）計算草原天路沿線游步道兩側(cè)植被高度變化情況

數(shù)據(jù)獲取方法：在各樣帶的樣方內(nèi)確定四周和中間5個測量點位，分別測量高度值，最后取平均值即為該樣方的植被高度值。

（3）土壤硬度

計算草原天路沿線游步道兩側(cè)土壤硬度變化情況。

數(shù)據(jù)獲取方法：使用原位測試PS-MPT-A袖珍微型貫入儀測量土壤硬度值。在各樣帶的樣方內(nèi)選擇四周和中間5個測點分別測量土壤硬度，通過取平均值方法得到觀測到的數(shù)值，乘以相應(yīng)系數(shù)得到最終土壤硬度值。

（4）地表蓋度響應(yīng)指數(shù)

綜合調(diào)查樣區(qū)CR與HR兩項地表干擾效應(yīng)指標(biāo)加以平均，得出各樣區(qū)綜合響應(yīng)程度：

式中：為地表蓋度響應(yīng)指數(shù)； Δγ 為植被蓋度減少率； Δη 為植被高度降低率。

參考席建超等[32]對地表響應(yīng)程度的劃分，把草原天路沿線游客活動對于地表影響程度的級別劃分如下表2。

（5）PearsonVII函數(shù)

通過新浪微博API接口，獲取風(fēng)景道沿線兩側(cè)的位置微博數(shù)據(jù)，利用PearsonVII函數(shù)對微博位置分段統(tǒng)計數(shù)量和位置微博數(shù)量累計比率進(jìn)行擬合，PearsonVII函數(shù)是一種連續(xù)概率密度函數(shù)，通常用于描述偏態(tài)和尾部厚重的分布，在數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)擬合、風(fēng)險評估等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，函數(shù)有四個參數(shù)，形式如下：

式中： a 是峰的最大高度（或幅度）； b 控制峰的寬度； c 確定峰的中心位置； d 控制峰的形狀，如陡峭、平緩或尾部延展程度，參數(shù) a，b，c 和 d 通過實驗數(shù)據(jù)來擬合確定。通過該函數(shù)構(gòu)建游客數(shù)量在草原天路兩側(cè)隨距離增加的衰減模型，識別游客數(shù)量在草原天路兩側(cè)距離增加的分布特征。

計算草原天路兩側(cè)不同距離帶的NDVI值，以0～50m 內(nèi)NDVI值為參考值，計算草原天路兩側(cè)不同距離帶內(nèi)NDVI值相對于 0～50mNDVI 值的比值，通過該比值隨距離的變化評價旅游行為對植被-土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響。

（6）單因素方差分析

單因素方差分析（One-wayANOVA）是一種用于檢驗兩個或多個獨立樣本之間單一變量差異的統(tǒng)計方法。運用SPSS26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，將對照組記為CK，顯著水平設(shè)為 Plt;0.05 ，采用單因素（One-wayANOVA）方差法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 踩踏干擾強度識別

2.1.1 踩踏干擾對植被和土壤的影響將每條樣帶的植被高度、植被蓋度和土壤硬度值，按照對應(yīng)點位（如： A₁ 和 B₁） 觀測值相加之后取平均值，再將8條樣帶獲取的平均值相加取均值，制成樣帶植被高度變化趨勢圖（圖2）植被蓋度變化趨勢圖（圖3）和土壤硬度變化趨勢圖（圖4）。

從圖2可看出：CK組平均值與5個點位平均值差異顯著（ ?Plt;0.05） ，但5個點位之間差異并不顯著。說明踩踏對植被高度的影響強烈，但并沒有呈現(xiàn)出隨距離游步道的遠(yuǎn)近發(fā)生明顯的規(guī)律性變化，說明踩踏活動對植被高度的影響在距游步道 6.5m 范圍內(nèi)具有同質(zhì)性。

從圖3可看出：植被蓋度表現(xiàn)出CK組和 A₁ A₂，A₃ 點位之間差異顯著（ .Plt;0.05） ，說明踩踏對植被蓋度的影響在距游步道 3.5m 范圍內(nèi)表現(xiàn)劇烈。

從圖4可看出：土壤硬度表現(xiàn)出CK組和 A₁ A₂，A₃，A₄ 點位之間差異顯著 ?Plt;0.05） ，說明踩踏對土壤硬度的影響在距游步道 5m 范圍內(nèi)影響劇烈。

2.1.2地表蓋度響應(yīng)指數(shù)變化由表3可看出，各樣帶 1～6.5m 范圍內(nèi)干擾變量HR、CR的梯度變化情況，結(jié)合表4可得出，樣帶 1～8 的ILCI平均值為49.58，整體處于中等干擾程度，其中樣帶8的ILCI平均值最低為34.41，處于較輕微干擾程度，樣帶4的ILCI平均值最高為66.64，處于嚴(yán)重干擾程度，其余樣帶的ILCI平均值均處于中等干擾程度。各樣帶ILCI值呈現(xiàn)出了由 A₁ 到 A₅，B₁ 到 B₅ 逐漸減輕的趨勢，反映出越近游步道，ILCI值越高，尤其是樣帶4部分觀測點位出現(xiàn)了極嚴(yán)重干擾情況，在 A₁ 和 A₃ 點位上ILCI值達(dá)到了100，說明植被已經(jīng)完全被破壞。

樣帶1和2的ILCI平均值為57.48和46.48，作者在2017年觀測到該兩條樣帶ILCI平均值42.6和

31. 94^[33] ，反映出踩踏對草原天路沿線植被影響在

2017—2022年間有加劇趨勢，

2.2 踩踏干擾范圍識別

2.2.1基于PearsonVI函數(shù)的游客分布特征識別通過新浪微博API接口，獲取冀西北農(nóng)牧交錯帶風(fēng)景道沿線兩側(cè) 5km 以內(nèi)2013—2017年的位置微博數(shù)據(jù)，共獲取微博位置12592條，微博發(fā)布位置距離草原天路風(fēng)景道平均距離為 614.83m ，中位數(shù)為 288.42m ，眾數(shù)為 288.42m 。利用PearsonVII函數(shù)對位置微博分段統(tǒng)計數(shù)量和位置微博數(shù)量累計比率進(jìn)行擬合的結(jié)果，見圖6。

紅色曲線是根據(jù)PearsonVII函數(shù)對位置微博數(shù)量隨距草原天路不同距離帶增加的概率密度曲線，藍(lán)色曲線為位置微博數(shù)量隨距草原天路不同距離帶增加的累計概率密度曲線。如圖6所示，游客在草原天路兩側(cè)發(fā)布的位置微博數(shù)量隨距草原天路距增加呈現(xiàn)出先增加后減少分布特征，且存在較長的尾部延伸，根據(jù)累計概率密度分布曲線， 80% 的微博位置數(shù)據(jù)落在了距離草原天路風(fēng)景道兩側(cè)800m 以內(nèi)。按照 50m 區(qū)間分段統(tǒng)計，位置微博數(shù)量在 250～300m 之間呈現(xiàn)了最高值，說明在該距離帶內(nèi)位置微博數(shù)量最多。

2.2.2基于NDVI的踩踏干擾范圍評價基于Sentinel-2A數(shù)據(jù)，利用GEE（Googleearthengine）平臺計算2019—2022年草原天路兩側(cè)NDVI值，以50m 為緩沖區(qū)半徑，分別計算草原天路兩側(cè) 2000m 內(nèi)不同緩沖區(qū)帶NDVI平均值及其相對于 0～50m NDVI值的比值，見圖7。

如圖7所示，隨著距草原天路距離增加，沿線植被覆蓋度呈現(xiàn)出了趨同性規(guī)律，在距草原天路沿線200m 范圍內(nèi)，相對NDVI值變化劇烈，反映出踩踏干擾范圍在 200m 內(nèi)表現(xiàn)明顯， 201～2000m 范圍內(nèi)NDVI相對值變化比較平穩(wěn)，且踩踏對沿線植被-土壤系統(tǒng)干擾相對較小。

草原天路為線性旅游單元，游覽草原天路方式以自駕游為主。游客在草原天路道路或停車場停留下車后，以步行的方式以草原天路為中心線向道路兩側(cè)擴散，而草原天路整體游覽線路較長，游客在停車步行游覽過程中，行進(jìn)的距離相對較短，主要集中在 300m 以內(nèi)，其中 250～300m 是最常見的活動范圍。因此，在評價線性旅游單元中的游覽行為對農(nóng)牧交錯帶風(fēng)景道沿線植被-土壤系統(tǒng)踩踏干擾時，應(yīng)重點關(guān)注該距離帶。

3 討論

3.1 踩踏干擾程度評價

通過實地設(shè)計調(diào)查樣帶，在微觀層面獲取踩踏對植被-土壤系統(tǒng)的影響程度，主要表現(xiàn)在踩踏對植被高度、蓋度和土壤硬度的影響比較強烈，但并未表現(xiàn)出踩踏對植被高度、蓋度和土壤硬度的影響隨著距離游步道的距離越遠(yuǎn)影響越小的規(guī)律性變化。踩踏對植被高度的影響在距游步道 6.5m 范圍內(nèi)比較劇烈。踩踏對植被蓋度的影響在距游步道 3.5m 范圍內(nèi)強烈。踩踏對土壤硬度的影響在距游步道5m 范圍內(nèi)影響劇烈。相關(guān)研究中，沙漠景區(qū)踩踏干擾集中在道路邊緣 4m 范圍內(nèi)9，山地草甸景區(qū)踩踏干擾在距游徑 0～5m 處比較嚴(yán)重[10]，也從側(cè)面有效說明了本文的研究結(jié)論。ILCI平均值為49.58，整體處于中等干擾程度，但是在近游步道兩側(cè)位置，干擾程度已達(dá)到嚴(yán)重或極為嚴(yán)重等級。此外，游客遵循游步道游覽，但在草原天路沿線游步道并不具有行動的約束性，使得游客在特定區(qū)域范圍內(nèi)呈現(xiàn)出向風(fēng)景優(yōu)美、拍照角度絕佳的方位躍進(jìn)的行為規(guī)律，此時游客往往會踩踏植被，自行選擇游覽路線，使得踩踏對植被高度的影響并沒有呈現(xiàn)出隨距游步道距離越遠(yuǎn)影響越小的變化規(guī)律。

3.2踩踏干擾影響范圍識別

通過微博位置分析得知微博位置數(shù)量隨距草原天路距離呈單峰偏態(tài)分布，微博位置數(shù)量在250～300m 之間呈現(xiàn)最高值，踩踏在 250～300m 區(qū)域表現(xiàn)最劇烈。 80% 的微博位置數(shù)據(jù)集中在距離草原天路 800m 以內(nèi)，說明踩踏干擾范圍主要集中于 800m 以內(nèi)，對該距離內(nèi)植被-土壤系統(tǒng)影響最為顯著。通過2019—2022年草原天路OSM數(shù)據(jù)不同緩沖區(qū)NDVI變化分析得出踩踏對草原天路植被-土壤系統(tǒng)的干擾范圍在 200m 以內(nèi)。

本研究在實地調(diào)查中缺少了對植被變異度指標(biāo)的觀測分析，希望在今后的研究中進(jìn)一步完善。

4結(jié)論

踩踏對草原天路沿線植被高度、蓋度以及土壤硬度的干擾比較強烈。實驗分析表明踩踏干擾對植被高度的影響在距游步道 6.5m 范圍內(nèi)比較劇烈，對植被蓋度影響在距游步道 3.5m 范圍內(nèi)比較劇烈，對土壤硬度的影響在距離游步道 5m 內(nèi)比較劇烈。微博位置分析表明踩踏干擾范圍集中在距離草原天路沿線 800m 范圍內(nèi)，在 250～300m 之間表現(xiàn)集中。NDVI分析表明游客踩踏干擾對植被的影響在 200m 范圍內(nèi)表現(xiàn)劇烈，在 201～2000m 范圍內(nèi)表現(xiàn)平穩(wěn)。建議政府要合理制定郊野旅游環(huán)境容量，完善對踩踏干擾活動的科學(xué)引導(dǎo)，優(yōu)化設(shè)計合理的郊野旅游線路，規(guī)范郊野旅游活動流線，完善趣味性高、體驗性好的游步道體系等措施，將踩踏對植被-土壤系統(tǒng)的干擾降到最小，確保游客的良好體驗和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

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（責(zé)任編輯付宸）