玉龙雪山牦牛坪景区路径沿线的植被及土壤特征分析

盛芝露，黄晓霞，蔡兴元，和克　俭，张丽丽（.云南大学资源环境与地球科学学院，云南省地理研究所，云南昆明65009；2.北京师范大学资源学院，北京00875）

研究论文

玉龙雪山牦牛坪景区路径沿线的植被及土壤特征分析

盛芝露1，2，黄晓霞1*，蔡兴元1，和克俭1，2，张丽丽1
（1.云南大学资源环境与地球科学学院，云南省地理研究所，云南昆明650091；2.北京师范大学资源学院，北京100875）

以玉龙雪山牦牛坪景区的亚高山草甸为研究对象，运用方差分析、非度量多维测度分析以及回归分析等方法确定研究区路径沿线植被及土壤特征的变化规律，及其在不同类型路径沿线的差异。结果表明，1）垂直于路径方向上，随距离路径边缘距离（DIST）的增加，植被盖度、高度及物种数呈上升趋势，土壤p H呈下降趋势，土壤有机质（SOM）、全氮（TN）及土壤含水量呈现上升趋势；2）随着DIST的增加，杂类草植物所占比重降低，禾本科植物增加；3）正式路径（人工栈道）沿线的植被盖度及高度、SOM、TN及土壤含水量一般要高于非正式路径（非人工铺设的土石路），土壤p H要低于非正式路径，且两种类型路径沿线植被特征的差异在DIST 9 m范围内明显；4）所构建的植被综合指数（VAI）与土壤综合指数（SAI）显示，距离路径边缘3 m范围内VAI与背景样存在显著差异（P＜0.05），而SAI与背景样存在显著差异的范围要比VAI大，土壤的变化滞后于植被的变化；5）正式路径沿线7 m、非正式路径沿线12 m的范围是今后景区需采取管理措施重点恢复的区域。

亚高山草甸；旅游干扰；路径；玉龙雪山

http：//cyxb.lzu.edu.cn

盛芝露，黄晓霞，蔡兴元，和克俭，张丽丽.玉龙雪山牦牛坪景区路径沿线的植被及土壤特征分析.草业学报，2016，25（2）：1-9.

SHENG Zhi-Lu，HUANG Xiao-Xia，CAI Xing-Yuan，HE Ke-Jian，ZH ANG Li-Li.Analysis of vegetation and soil characteristics alongside trails in Yak Meadow Park，Jade Dragon Mountain.Acta Prataculturae Sinica，2016，25（2）：1-9.

位于云南省的玉龙雪山是滇西北地区生物多样性的重要分布区域，也是横断山系高山植物种类最集中的核心地带［1-4］。近年来随着云南省旅游业的蓬勃发展，玉龙雪山的生态旅游开发持续升温，随之而来的人为干扰影响日益凸显，玉龙雪山高山生态系统受到较大的影响甚至破坏［5］。植被和土壤是陆地生态系统主要的组成部分，对维持生态系统平衡与稳定有着重要作用［6］。旅游干扰主要在景区内游客活动及路径使用等方面对植被和土壤产生影响，受到干扰最严重的区域主要集中在路径沿线［7］。研究表明，游客踩踏［8］及路径使用的复合影响［9］会导致地上植物的擦伤、碾碎甚至连根拔起，使植被高度和叶面积大小降低，植株花头数和种子数量减少，导致植物活力和繁殖能力降低［7-10］。旅游活动及路径使用还会导致土壤压实，土壤孔隙度减少，土壤有机质层受到磨损，使土壤发生退化［10-11］。目前旅游干扰的影响研究更多地关注植被变化［12-17］，或土壤性质的变化［11］，综合二者的研究相对较少［10，18］。由于植被和土壤之间存在着复杂的相互作用［6］，且二者对干扰的响应存在差异［19］，因此，需同时考虑植被和土壤特征及二者的变化差异，才能更好地理解旅游干扰的生态效应。相比国外研究，国内关于旅游干扰的研究所涉及的植被类型较单一［12］，我国滇西北地区亚高山草甸的旅游干扰研究尚不多见［20］。而亚高山草甸生态系统脆弱，对人为干扰反应敏感，抵抗力较低［9］。因此，鉴于玉龙雪山亚高山草甸的生态保育意义，以及旅游干扰对其影响的日益加剧现状，从植被和土壤两方面入手，探讨旅游干扰的影响有待进一步深入。本研究选取玉龙雪山典型的亚高山草甸分布区域，分析路径沿线植物群落特征、及土壤理化性质的变化规律，并探讨不同路径类型下植被、土壤变化的差异，以期为当地旅游管理政策的制定及景区合理的保护和发展提供科学依据。

1　材料与方法

1.1研究区概况

玉龙雪山位于云南省丽江市玉龙纳西族自治县境内，属于横断山脉，是中国最南端的雪山及国家5A级风景名胜区。主峰扇子陡海拔5596m。该地区气候属于亚热带南亚季风气候，据丽江气象站（距玉龙雪山17km，海拔2415m）近30年的观测资料，丽江年平均降水量为968mm，年平均气温为12.7℃［21］。随海拔的升高，土壤类型主要为高山草甸土［2］。研究区牦牛坪高山草甸公园（100°14′E，27°10′N）位于玉龙雪山景区北端，海拔3475～3700m，面积约为1.6 km2，年平均气温为5.5℃，极端高温为18.8℃，极端低温为-11.8℃，年平均降水量为1350mm［22］，土壤主要以高山草甸土为主，土层浅薄，富含有机质。植被主要为高山、亚高山中生草甸、高山杜鹃（Rhododendron spp.）灌丛。

玉龙雪山牦牛坪景区于2000年启用索道，客流量逐年上升且增幅明显，2005年景区年客流量达29.07万人次［5］。景区游客游览方式主要以徒步为主，活动多集中在景区的人工栈道与非正式路径附近。本文中所涉及的路径类型中：正式路径是景区建造的人工栈道，铺面材质为木质，架设形式为由木桩架高，铺面不与地面直接接触。非正式路径是由车轮碾压、牲畜践踏、流水冲蚀等原因形成，景区开放后，游客在此基础上踩踏发展的非人工铺设的土石路。本研究中正式与非正式路径统称为路径。

1.2野外采样及样品分析

于2012年7月植物的生长季进行野外调查。通过对景区内游客分布规律的观测，了解到游客主要集中在路径附近，并以路径为中心，向垂直于路径方向呈辐射状扩散。因此，本研究以距路径边缘距离（distance to the edge of trail，DIST）来表征旅游干扰的强度，采用“既成事实调查法”［23］，通过调查不同DIST上植被和土壤各指标的差异分析旅游干扰的影响。

在距景区入口1000 m空间范围内（保证通过路径的游客数量的基本一致），各选取正式路径和非正式路径3条进行样带的布设。路径选择的主要原则为：地势平坦、环境条件基本一致，布设样带的正式和非正式路径之间距离至少为50m，以避免不同路径类型间的交叉影响。在每条需布设样带的路径沿线，以路径一侧边缘为起点，垂直于路径方向向外延伸，在距离路径边缘1，2，3，5，7，9，12，15，20m处分别设置3个1m×1m的样方，共设置162个样方。由于游客很少到达路径外20m处，因此本研究将20m处的样方作为背景样。记录每个样方的生境基本特征（经纬信息、海拔、坡向坡度），样方内植被总盖度及植物平均高度。记录样方内所有草本植物的物种名、每种物种的平均高度和盖度。在每个样方中按对角线法用环刀（体积为100cm3）采集表层0～10cm的土壤样品6份，将其中3份用于土壤含水量的测定，另外3个用于土壤化学性质的测定。将土壤样品放入（105± 2）℃的烘箱中烘干48h以上至恒重，冷却至室温后称重测定土壤含水量。将剩余3个土样混合，在通风处风干。风干后过2mm孔筛以备土壤化学性质的检验。土壤p H值是用蒸馏水制得的土壤悬浊液（1∶5），通过玻璃电极法测定，土壤有机质（SOM）采用重铬酸钾法测定含量，全氮（TN）采用半微量凯氏定氮法测定。

1.3数据处理

为了检验植被和土壤各项指标在不同DIST上的显著性差异，先对数据进行方差齐性的Levene检验，对于方差不齐的数据进行log或arcsine转换。对符合统计要求的数据利用单因素方差分析（One-way ANOVA）和Tukey's HSD显著检验，确定不同DIST上植被及土壤指标的显著性差异。采用双因素方差分析（Two-way ANOVA）确定路径类型、DIST以及两因子间的交互作用对路径沿线植被及土壤变化的作用。

采用非度量多维测度分析（non-matric multidimensional scaling，NMDS）对样方间物种组成的相似关系进行确定，物种组成的相似程度越高，其样方聚类和排序的距离就越小。本研究中NMDS分析基于每个样点3个样方内物种重要值的平均值，采用Bray-Curtis距离方法度量样方间的相似性强弱，这种排序方法可以产生直观、简单和具有统计意义的结果［12］。

表1　植被/土壤指标与PCA轴1、轴2的相关关系Table1　The correlation relationship between vegetation indexes and PCA axes，and between soil indexes and PCA axes

为了明确路径沿线植被综合变化特征及土壤综合变化特征，采用主成分分析（principle component analysis，PCA）分别对植被各指标和土壤各指标确定路径沿线植被综合指数（vegetation aggregative index，VAI）及土壤综合指数（soil aggregative index，SAI）。由数据的分析可知（表1），由于植被各指标与PCA轴1显著正相关，与PCA轴2相关性较弱，轴1的解释率达82.40%，因此可将各样方在PCA轴1上的得分作为VAI值，该指标值越大，表明植被盖度及高度越大，物种数目越多，植被状况越好。土壤各项指标中，SOM、TN及土壤含水量与PCA轴1显著正相关，土壤p H与其显著负相关，土壤各指标与PCA轴2相关性较弱，轴1的解释率达94.87%，因此，同样可将各样方在PCA轴1上的得分作为SAI，该指标值越大，表明SOM、TN及土壤含水量丰富，土壤状况良好。对DIST与VAI、SAI进行回归分析，根据R2最大值确定拟合的回归模型，确定路径沿线VAI、SAI的变化规律。

以上所有指数的计算、图形的制作及统计分析均在3.0.2版R软件中的stats和vegan软件包中完成［24］。

2　结果与分析

2.1路径沿线植被变化特征

图1显示了不同类型路径沿线植被盖度、高度及物种数目随DIST增加的变化特征。随着距离的增加，植被盖度、平均高度及物种数目均呈明显上升趋势（图1）。路径沿线植被盖度、高度及物种数的最低值均出现在DIST 1 m的范围内，而最高值因路径类型的不同存在差异。正式路径沿线植被盖度、高度及物种数的最高值出现在DIST 9～12 m范围内，而非正式路径则出现在DIST 15～20 m范围内。对比20 m处的背景样，正式路径沿线1～5 m范围内的植被盖度与背景样差异显著（P＜0.05），非正式路径为1～15 m范围内的植被盖度与背景样差异显著（P＜0.05）。距离正式路径边缘3 m范围内的物种数与背景样存在显著差异（P＜0.05），非正式路径沿线15 m范围内均与背景样存在显著差异（P＜0.05）。对比正式和非正式路径沿线相同距离带上的植被盖度和高度可知，非正式路径沿线的植被盖度和高度一般低于正式路径，且在DIST 9 m范围内差异明显。

由图2可看出，随DIST的增加，路径沿线的物种组成发生变化。可根据样方在NMDS排序图上的空间聚集情况将不同距离上的样方大致划分成3组，DIST分别为1～5 m、5～12 m、12～20 m。DIST 1～5 m范围内，物种组成主要以杂类草植物为主，如大车前（Plantago major）、西南委陵菜（Potentilla fulgens）以及丽江大黄（Rheum likiangense）等。随着DIST的增加，杂类草植物所占比重降低，禾本科植物增加。在DIST 12～20 m范围内主要以滇羊茅（Festuca yunnanensis）和早熟禾（Poa mairei）为优势种。

2.2路径沿线土壤性质特征

图1　路径沿线植被各项指标的变化特征Fig.1　The characteristic of vegetation indexes along trails

图2　路径沿线样方的NMDS排序图Fig.2　Non-matric multidimensional scaling（NMDS）ordination of plots along trails

根据图3可知，随着DIST的增加，土壤p H呈现降低趋势，SOM、TN及土壤含水量呈升高趋势（图3）。路径沿线土壤p H的最高值，SOM、土壤含水量的最低值均出现在DIST 1 m的范围内，正式路径沿线的SOM和TN的最高值出现在DIST 9 m处，非正式路径沿线的SOM和TN的最高值则出现在15～20 m的范围内，两种类型路径沿线的土壤含水量最大值在DIST 20 m处达到最大值。相比背景样，正式路径沿线SOM、TN主要在DIST 5 m范围内与背景样有着显著差异（P＜0.05），而非正式路径沿线12 m范围内的SOM、TN与背景样有显著差异（P＜0.05）。正式路径沿线的土壤p H一般低于非正式路径，SOM、TN及土壤含水量高于非正式路径，这种差异随DIST的增加而降低。

2.3DIST和路径类型在旅游干扰对植被和土壤影响中的作用

根据DIST和路径类型对路径沿线植被及土壤各指标影响的双因素方差分析可知（表2），DIST对路径沿线植被和土壤各指标变化起显著作用，除植被高度外，其他植被和土壤指标均随DIST的变化而显著变化（P＜0.01）。路径类型的不同也会引起路径沿线植被和土壤各指标的差异。结合图1、图3可知，正式路径沿线的植被盖度、SOM及土壤含水量都明显高于非正式路径。DIST与路径类型的交互作用主要对植被盖度及土壤性质各指标产生显著影响（P＜0.05）。

图3　路径沿线土壤各项指标的变化特征Fig.3　The characteristic of soil indexes along trails

表2　路径沿线植被及土壤各项指标的双因素（DIST、路径类型）方差分析Table2　Results of the two-way ANOVA in which the effects of DIST，trail type，and their interactions on vegetation and soil indexes

2.4路径沿线VAI和SAI变化特征

由路径沿线VAI和SAI的变化规律（图4）可知，VAI与DIST存在着显著的对数函数关系（P＜0.01），其中，正式路径所拟合的对数函数对路径沿线VAI变化的解释量为79%，非正式路径为92%（图4a）。SAI和DIST间的关系可用二次线性回归函数较好地拟合，两种路径的拟合函数能解释SAI变化的95%以上（图4b）。

随着DIST的增加，VAI和SAI均呈现上升趋势，表征植被和土壤的状况变好。对比路径沿线两种不同类型路径的VAI和SAI可看出，正式路径沿线的VAI和SAI均要高于非正式路径，但二者的差异随着DIST的增加而降低。

对比路径沿线VAI和SAI的变化规律可看出，距离路径边缘3 m范围内VAI与背景样存在显著差异（P＜0.05），而路径沿线SAI与背景样存在显著差异的范围要比VAI大，正式路径为7 m，非正式路径为12 m。总体而言，随DIST的增加，SAI的变化较VAI变化慢。

图4　DIST与VAI（a），SAI（b）的关系Fig.4　The relationships between DIST and VAI（a），and SAI（b）

3　结论与讨论

Cole［7］指出，旅游干扰中的游客踩踏行为对植被和土壤影响是非常显著的，研究区中路径沿线尤其是非正式路径沿线植被和土壤主要受到游客踩踏干扰的影响。本研究也得到了与以往研究相似的结果［25-26］：踩踏使地表植被受到破坏，尤其使植被盖度显著降低，物种组成发生改变，大车前、蒲公英（Taraxacum mongolicum）、大狼毒（Euphorbia jolkinii）以及西南委陵菜等杂类草植物在路径沿线环境中均有所增加。与此同时，踩踏还会压实土壤，降低土壤持水能力，加速土壤有机质矿化，影响有机质的积累，导致土壤有机质及全氮含量降低，有机酸含量减少会导致土壤p H值上升［27］。刘儒渊和曾家琳［23］的研究表明，旅游活动的影响主要集中在距离路径两侧2～3 m范围内，本研究中路径沿线土壤受到显著影响的范围大于该范围，非正式路径甚至达路径沿线12 m范围处，这可能是由于亚高山草甸环境中植被比其他植被类型更脆弱，土壤富含有机质［28］，这种植被类型和土壤特征更容易受到干扰的影响［18，29-30］。

自然环境对旅游活动干扰的响应最容易反映在土壤和植被的变化上［31］，干扰对草地植被的作用比对土壤的作用更为直接［32］。本研究中所采用的植被和土壤的综合指数分别表征了路径沿线植被和土壤状况的变化规律，即随着到路径边缘距离的增加，路径沿线植被和土壤的变化不是同步的，相较于植被，土壤表现出相对稳定的特点，使土壤响应滞后于植被响应［19，33］。有时植被退化严重而土壤还保持较好的性状［19，34］，但土壤退化以后恢复到原有水平又十分困难。当DIST达3 m以外，VAI与背景样无显著差异，而当正式路径和非正式路径的DIST分别达7和12 m以外，SAI才与背景样无显著差异。因此，在今后对景区路径沿线土壤进行恢复工作，正式路径沿线7 m范围内、非正式路径沿线12 m范围内是需要重点恢复的空间范围。以往景区管理一般从植被的角度对旅游干扰进行监测［7］，本研究建议需同时考虑植被、土壤的特征。

本研究结果证实旅游地正式路径的使用对路径沿线的植被和土壤可起到一定的保护作用。相比非正式路径，正式路径沿线的植被盖度和高度、SOM及土壤含水量均要高于非正式路径，表明正式路径沿线受到旅游干扰要低于非正式路径，植被和土壤的状况要好于非正式路径。相比正式路径，非正式路径缺乏扶栏等限制性设施，当路径的空间分布不能满足游客的游览需求时，非正式路径上的游客更容易离开路径所限定的范围，从而对路径沿线的植被及土壤带来踩踏干扰，而雨水对非正式路径的冲蚀会加剧路径沿线植被和土壤的退化［35］。随着DIST的增加，植被呈现先升高后降低的变化规律，这一规律与中度干扰理论相一致［36］。而非正式路径沿线植被盖度和高度、SOM、土壤含水量等最高值均出现在距离路径最远处，表明非正式路径沿线受到的旅游干扰是决定路径沿线植被和土壤状况的主要因素。而对研究区路径特征可了解到，现有栈道数量少、观赏景观的连接度低、缺乏指示牌等也是导致游客选择非正式路径的主要原因。在今后的管理中需考虑旅游者的游览需求以及游客量和空间分布特征来确定栈道分布，按已有的非正式路径扩建正式路径，并对非正式路径进行围栏修复。

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Analysis of vegetation and soil characteristics alongside trails in Yak Meadow Park，Jade Dragon Mountain

SHENG Zhi-Lu1，2，HUANG Xiao-Xia1*，CAI Xing-Yuan1，HE Ke-Jian1，2，ZHANG Li-Li1
1.School of Resource Environment and Earth Science，Yunnan Institute of Geography，Kunming 650091，China；2.College of Resources Science&Technology，Beijing 100875，China

Trails used in tourism are essential for sustainable recreation practices，but they also have impacts on trailside vegetation and soil.There is limited recreation ecology research on the impact of trails in China，and especially on Jade Dragon Mountain，a globally recognized biodiversity site with high scenic value.To quantify the changing pattern of vegetation and soil alongside trails and their variation between different trail types，field investigations have been carried out in the subalpine meadows of Jade Dragon Mountain.Analysis of variance （ANOVA），non-metric multidimensional scaling（NMDS）and regression analysis have been applied to the data collected.The results showed that：1）With increasing distance to the edge of trail（DIST），vegetation cover，height，species richness，soil organic matter（SOM），total nitrogen（TN）and soil moisture content tended to increase，while soil p H decreased.2）With increased DIST，the percentage of herbs decreased and grass increased.3）Vegetation cover，height，SOM，TN and soil moisture content alongside formal trails（created with wooden building materials）were generally higher than those alongside informal trails（unpaved paths），while soil p H alongside formal trails was lower than informal trails.The difference in vegetation characteristics between the two types of trail was obvious to the range of 7 m DIST.4）The vegetation aggregative index （VAI）within a range of 3 m to the trails was significantly different compared to background sites（P＜0.05）. The changing pattern of VAI and the soil aggregative index（SAI）indicated that soil changes lag behind vegetation changes.5）The study indicates that a 7 m range to the edge of formal trails and 12 m to the edge of informal trails are the key spatial areas requiring management for ecological restoration.

subalpine meadow；tourism disturbance；trail；Mt.Jade Dragon

10.11686/cyxb2015120

2015-03-09；改回日期：2015-04-30

国家自然科学基金项目（31560181，41101176和41301613）资助。

盛芝露（1989-），女，山东烟台人，在读博士。E-mail：shengzhilu@yeah.net*

Corresponding author.E-mail：huangxx@ynu.edu.cn