旅游开发对若尔盖自然保护区土壤养分和物理性状的影响*

王进琼，邓茂林

(l.西南林业大学环境科学与工程系，云南昆明 650224;2.国家高原湿地研究中心，云南昆明 650224)

发展旅游业造成的自然保护区生态破坏、环境污染以及社会文化影响也引起了人们的密切关注，生态旅游景区承载力研究由此产生。生态旅游承载力研究内容从宏观层面上可以划分为:与社会文化及精神环境相对应的接待地居民社会心理承载力，与生态旅游景区自然环境相对应的自然生态环境承载力与景区旅游基础设施和管理相对应的环境管理承载力这3个部分［l］。

国外学者对环境承载力的研究主要集中在旅游者对景区内自然因子的影响，涉及岩石、土壤、植被、大气、水体、野生动物等方面，其目的在于探寻旅游者与这些自然生态因子之间的关系，例如:威廉·哈米特(William E.Hammitt)和大卫·科尔(David N.Cole)等人对旅游者践踏对土壤植被的影响进行研究;斯佩特(Speight)研究了美国国家公园旅游者野营活动对野生动物的冬眠、迁徙和繁殖的影响［2］。中国学者对生态旅游环境承载力的研究起步较晚，研究大致可以分为两类。第一，以景区旅游者为研究对象，确定旅游者的空间满意度，例如:龙良碧对万盛［3］、骆培聪对武夷山［4］、胡忠行对天台山［5］的旅游者满意度做出了研究，通过对旅游者的调查，确定单位面积内旅游者数量对游览感受的影响，以此间接反映景区的旅游环境容量，通常以旅游者密度、旅游者空间满意度为主要指标;第二，与国外生态旅游环境承载力研究接轨，以生态旅游景区植被、土壤为主要研究对象，研究旅游活动对植被、土壤的影响，例如:邓金阳［6］对湖南张家界旅游对环境的影响进行了初步研究，其研究在实地调查旅游者对景区植被、土壤影响的基础上，提出了保护张家界自然生态环境的有效建议。同时，放牧是一种常见的环境人为干扰，一直是环境生态学研究的热点之一［7～9］。多年来，国内外对土壤退化问题进行了广泛研究［l0～l3］。旅游、放牧是若尔盖湿地利用湿地资源的常见方式，但无序旅游活动、过度放牧对土壤性质的影响较为严重，目前缺乏研究。

l 研究区域概况

若尔盖国家级自然保护区面积l66 570.6 hm2，年平均气温0.7℃，最热月(7月)平均气温l0.8℃，最冷月(l月)多年平均气温-l0.6℃，年平均蒸发量l 232 mm，多年平均降雨量 656.8 mm，其中，86%多集中降于4月下旬至l0月中旬，地势西北低东南高，最高海拔3 704 m(西部的加格)，最低海拔3 422 m(赛唐阔泽与黑河的交汇处)，相对高差282 m，一般丘高海拔3 500 m～3 600 m。该区属于岷江南北向构造与秦岭东西向构造之间的过渡地带，西北低东南高，易于积水的地形和高原寒带湿润季风气候形成了大面积泥炭地。以草甸植被和湿地植被为主，无森林植被，湿地植物优势种有毛果苔草(Carex lasiocarpa)、木里苔草(Carex muliensis)、乌拉苔草(Carexmeyeriana)等，草甸植被以蓼属植物、嵩草属及禾本科杂草为主［l4］。紫茎小芹、细穗玄参和掌叶大黄是中国特有种和频危种。

2 研究方法

若尔盖湿地景区旅游流的高峰期出现在夏季，其他月份游客极少。一是气候适宜性的影响，另一方面是由于该月份中的有特殊的自然生态景观吸引游客，如“五花草甸”和有越冬珍禽黑颈鹤可供游客观赏。因为有围栏区域作为无干扰区区域，只在一个时间段采样可以可知旅游开发对其影响。

野外采样与室内理化性质分析相结合，选取若尔盖湿地自然保护区花湖植被保存较好的存在围栏区域为无干扰区地段为参照，无围栏区划为人为或旅游干扰区，按旅游廊道向草甸方向设置样带，在样带上根据每单位面积牲畜蹄印数确定干扰强度，定义不同干扰强度研究区域，进而对比不同干扰强度下土壤养分和物理性状。根据代表性和典型性原则布点采集土壤样品。每个样地土壤采样深度为0～l5 cm，在每一土壤利用类型设置3～6个取样点，每一取样点3次重复采样(见表l)。按中国科学院南京土壤研究所土壤理化分析方法［l5］和中华人民共和国国家标准分析方法［l6］，测定土壤饱和含水量、田间持水量、自然含水量、土壤容重、初渗、稳渗等物理性质指标，以及pH值、有机质、总氮、有效氮、速效磷、速效钾，速效氮等化学性质指标。

表l 若尔盖湿地花湖景区土壤断面采样点分布

3 结果与分析

3.l 土壤的养分对比研究

3.l.l 有机质

有机质含量的多少作为衡量土壤养分是否丰富的标准指标之一，研究结果表明(见表2)，若尔盖湿地土有机质含量丰富，表层平均436.04 g·kg-l。土壤有机质含量大小顺序表现为湿地土＞亚高山草甸土＞草毡土＞高原褐土＞生草冲积土＞风沙土，有机质含量依次递减，且减少幅度很大，风沙土的有机质含量仅为湿地土的0.32%，反映出与湿地生态环境变化的一致性。

3.l.2 土壤氮素

由表2得知:湿地不同土壤全氮含量和有效氮含量差异较大，二者的含量大小顺序表现为湿地土＞亚高山草甸土＞草毡土＞高原褐土＞生草冲积土＞风沙土，这反映出与湿地生态环境变化的一致性。因此，土壤的全氮含量和有效氮含量也表现出与土壤有机质含量变化相一致的趋势。此外，从速效氮占全氮量的比例来看，其顺序为湿地土(约2.46%)＜亚高山草甸土 (约5.5%)＜风沙土(约8.8%)，说明随着土壤水分减少，土壤还原性能减，有机氮化合物的矿化速度渐次增加，土壤有效氮占全氮的比例也逐步增加，同样反映出与湿地生态环境变化的一致性。

3.l.3 土壤磷素

表2反映出，土壤有效磷的总体变化趋势仍是湿地土最高，风沙土最低，表层土壤的有效磷的含量顺序为风沙土＜草毡土＜亚高山草甸土＜湿地土，其原因是因为土壤磷和氮一样是也与生物积累联系密切的养分元素，随着湿地生态条件的恶化，尤其是水分含量的减少，湿地土的生物损失量远高于草甸土和风沙土，加上少水条件下有机残体的分解速率升高，因此由风沙土、草毡土、亚高山草甸土、湿地土演替时，其速磷含量明显下降，与全氮含量的变化一样。

3.l.4 土壤钾素

4种土壤中的有效钾含量变化趋势表现为:风沙土＜草毡土＜亚高山草甸土＜湿地土，泥炭土＞湿地土＞草甸土＞风沙土(见表2)，主要原因仍然是水分状况不同所致。有效钾主要包括交换态钾和水溶态钾，由于钾在土壤中的移动性较强，当水分丰富(如湿地土)时，增大了有效钾的移动性;另一方面，湿地土、亚高山草甸土、草毡土、风沙土的演替序列中，土壤碱性是逐步增强的，这也阻碍了缓效性钾的释放;此外，像湿地土之类的湿地土壤其植被极为繁茂，植物庞大的根系可将深层的钾吸收并在表层累积。

表2 若尔盖湿地主要土壤理化特性

3.2 土壤的理化性状对比研究

若尔盖湿地是青藏高原高寒湿地生态系统的典型代表。由于气候寒冷，湿地植被生长良好，因而湿地地泥炭层堆积深厚。研究区域出露岩层主要是三迭系板岩、页岩、千枚岩及第四纪沉积物，成土母质主要有湖相沉积母质、冲积母质、洪积母质、坡积母质、残积母质。这些母岩、母质在气候、生物、地形和时间等成土因素的作用下，发育成高原褐土、生草冲积土、风沙土、亚高山草甸土、草毡土和湿地土土壤等土壤类型。

3.2.l 不同干扰强度对土壤容重影响

不同类型土壤的土壤容重，受土壤发育状况的影响，而土壤发育的好坏又直接受植被的影响。土壤类型的不同，表层的枯落物构成及地下根系的生长发育状况、枯落物的分解等均存在差异，因而所造成的土壤物理化学性质也存在差异，反映土壤物理性质的指标主要是土壤容重，通过对4种不同干扰强度下土壤容重，比较发现:随着干扰强度的增强，土壤容重呈现逐渐增长的趋势(见图l)。

图l 若尔盖湿地不同干扰强度下土壤容重状况Fig.l Ruoergai Wetland soil bulk density under differentdisturbance conditions

3.2.2不同放牧干扰强度对土壤持水性能的影响

土壤持水性能是反映土壤生态功能的重要指标［l7］。4个样地的土壤持水性递减变化明显。由图2可知，随无序旅游和放牧干扰强度的增加，土壤持水量和含水量明显下降。与无旅游和无放牧干扰的对照样地相比，随着干扰强度的增加，这3个样地的最 大 持 水 量 分 别 下 降 24.94%，45.60% 和70.2l%;田间持水量分别下降了 38.35%，5l.08%和 77.26%;自然含水量分别下降 7.78%，44.l l%和65.76%。方差分析结果表明，重度干扰和中度干扰下土壤持水量和含水量与无旅游和无放牧干扰时均有显著差异(P＜0.05)。可见随着干扰强度的增加，湿地生态系统的退化，土壤持水量呈大幅度下降趋势。其原因在于，随着湿地生态系统水分状况的改变，湿地植被逐步稀少，生态系统的初级生产力降低，土壤中植物有机残体的归还量减少，与此同时，水分的减少导致土壤通透性变好，有机残体的分解速率变快，并在土壤中以越来越少的有机质或泥炭的形式赋存累积。土壤有机质是一种吸水量极大的物质，随着土壤有机质含量的减少，土壤蓄水性能显著改变，最终导致土水分含量大幅度降低。

图2 若尔盖湿地不同干扰强度下土壤水分含量状况Fig.2 Soilmoisture status of Ruoergai Plateau Wetland under different disturbances intensities

3.2.3 不同干扰强度对土壤渗透性影响

放牧压实造成土壤一定深度内孔隙度下降，尤其大孔隙的丧失是土壤渗透速率下降的主要原因。不同旅游和不同放牧干扰强度下，土壤上层0～l5 cm渗透速率较无旅游和无放牧干扰对照样地的土壤渗透速率变小(见图3)。轻度、中度和重度放牧干扰下土壤前3 min初渗率比无放牧干扰分别下降了 37.98%，59.l7%和 75.7l%;稳渗速率分别下降了49.8l%，8l.89% 和 92.34%。无旅游和无放牧干扰时土壤表层由于地表覆盖物的作用，其稳渗速率达到了2.6l ml·min-l，而重度干扰地表层的稳渗速率仅为0.20 m l·min-l。方差分析结果表明，重度干扰和中度干扰下土壤入渗速率和导水率与无旅游和无放牧干扰时均有显著差(P＜0.05)。

图3 若尔盖湿地不同干扰强度下土壤渗透状况Fig.3 Soil infiltration conditions of Ruoergai Plateau Wetland under different disturbances intensities

4 讨论

(l)旅游活动对土壤最长远、最深刻的作用主要表现为土壤性质的变化。本区旅游活动对土壤影响的应力主要是践踏和废弃物抛弃。湿地景区内践踏痕迹明显，可以看见马粪便与废弃物。践踏可使土壤裸露，土壤板结程度增加，水分渗透能力降低，增加了地面径流的形成机会，易形成水土流失。另外，游客扔掉的难降解的废弃物等，易使土壤结构发生变化，从而使土壤生物活动减少，特别是喝过的饮料汁溅洒到土壤里使局部土壤的酸碱度发生变化，进而影响植物的生长。然而植被生长好坏，对土壤的发生发展过程极其重要，同时对生态环境和生物多样性也很重要［l8］。该区域农牧民多以传统牧业为主，成群的马羊向湿地草原索要食物并践踏湿地草场，这必然导致湿地草场退化、土壤盐化和风蚀沙化的加剧［l9］。

(2)旅游活动影响下土壤物理性质的空间变化中旅游活动对土壤物理性质的影响最为明显，这些性质包括土壤紧实度、容重、孔隙度、含水量、表土层颜色、质地、结构等。围封区每年有大量植物残体及凋落物的不断积累，因而土壤有机质较高［20］。土壤中的氮素主要贮存在土壤有机物质中，许多研究表明，土壤氮素含量与土壤有机质含量呈显著正相关［2l］。由于不同地段土壤其母质、地形、植被状况、地下水条件及游客密度不同，旅游活动对其影响明显有别，在空间上这种差别的可比性较弱。但同种土壤在小尺度上范围，因旅游活动影响不同所导致的土壤响应差异具有可比性。据本研究的调查，距离游道越近即旅游活动及强度越集中，土壤容重越大，土壤越紧实，表土层越薄，植物根量变少，质地变粘重，结构变差以块状为主。表明践踏后土壤有机质含量、生物量都将减少，通透性变差，进而影响土壤与外界的水分、养分、空气和能量的交换以及土壤中物质、能量的迁移转换。

(3)不同践踏强度下土壤物理性质的变化:家畜对草地的践踏作用贯穿于整个放牧过程，是家畜体重和放牧时间的累积作用。因此践踏强度用单位面积草地上畜群体重与放牧时间的乘积表示。同理，旅游活动中人和马对土壤的践踏作用也存在于整个旅游活动过程中，是人、马体重和践踏时间的累积过程，那么践踏强度等于单位面积土壤上人和马总体重与践踏时间的乘积。

［l]崔凤军，杨永慎.泰山旅游环境承载力及其时空分异特征与利用强度研究［J］.地理研究，l997，l6(4):47 ～56.

［2]Héctor Ceballos-Lascurá in.Tourism，ecotourism，and protected areas:The state of nature-based tourism around the world and guidelines for its development［M］.IUCN ，Gland，Switzerland＆ Gambridge，U K，l996.70～72.

［3]龙良碧.万盛风景区旅游环境容量研究［J］.西南师范大学学报，l995，(3):302～308.

［4]骆培聪.武夷山国家风景名胜区旅游环境容量探讨［J］.福建师范大学学报，l997，(l):94～97.

［5]胡忠行，朱爱珍.天台山国家风景名胜区旅游环境容量分析［J］.海南师范学院学，2002，(3):76 ～80.

［6]邓金阳，吴云华，全龙.张家界国家森林公园游憩冲击的调查评估［J］.中南林业学院学报，2000，(l):40～46.

［7]Johan F，Dormaar，Barry W.Adams，Walter D.Willms.Impacts of Rotational Grazing on Mixed Prairie Soils and Vegetation［J］.Journal of Range Management，l997，50(6):647 ～65l.

［8]X.Le Roux，Bardy M，Loiseau P，etal.Stimulation of soil nitrification and denitrification by grazing in grasslands:do changes in plant species compositionmatter? ［J］.Oecologia，2003，l37(3):4l7～425.

［9]高英志，韩兴国，汪诗平.放牧对草原土壤的影响［J］.生态学报，2004，24(4):790～794.

［l0]Bruce R R，Langdale，GW，West L T，etal.Surface Soil Degradation and Soil Productivity Restoration and Maintenance［J］.Soil Science Society of America journal，l995，59:654 ～660.

［l l]Lal R.Soil degradation by erosion［J］.Land Degradation ＆ Development，200l，l2(6):5l9 ～539.

［l2]Niemeijer D，Mazzucato V.Soil Degradation in the West African Sahel How Serious Is It? ［J］.Environment，2002，44(3):20～3l.

［l3]王会利，毕利东，张斌.退化红壤马尾松恢复林地土壤微生物生物量变化及其控制因素研究［J］.土壤学报，2008，l45(l2):3l3～3l8.

［l4]田应兵.若尔盖高原湿地不同生境下植被类型及其分布规律［J］.长江大学学报(自科版)，2005，2(2):l～5.

［l5]中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析［M］.上海:科学技术出版社，l987，62 ～93，l32 ～l35.

［l6]刘光崧.土壤理化分析与剖面描述［M］.北京:中国标准出版社，l996，3l～37.

［l7]田积莹.子午岭连家砭地区土壤物理性质与土壤抗蚀指标的初步研究［J］.土壤学报，l964，l2(3):2l ～38.

［l8]孙平，赵新全，徐世晓，朱文琰.评土地利用对生物多样性的影响［J］.生态经济，2002，l l0(l):40.

［l9]中国科学院地学部.中国资源潜力趋势与对策［C］.北京:北京出版社，l993:228 ～237.

［20]李玉中，祝延成，Redmann R E.三种利用类型羊草草地氮总矿化、硝化和无机氮消耗速率的比较研究［J］.生态学报，2002，22(5):668.

［2l]熊毅，李庆遴.中国土壤［M］.北京:科学出版社，l987.