旅游活动下罗浮山格木种群和土壤性质的变化

杨 丽

(内蒙古农业大学职业技术学院，内蒙古 包头 014109)



旅游活动下罗浮山格木种群和土壤性质的变化

杨 丽

(内蒙古农业大学职业技术学院，内蒙古 包头 014109)

为了探明旅游活动对罗浮山旅游风景区生理生态环境的影响，野外调查及实验室分析了罗浮山在不同干扰程度下格木种群，检测了土壤理化性质、土壤酶活和土壤微生物分布。结果表明，随着旅游活动干扰程度的增大，风景区土壤pH减小、含水量下降、容重下降、电导率增大和养分流失；土壤酶活相比为干扰下显著下降，并且呈现季节变化性。脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶及蔗糖酶含量1-8月显著下降，9-12月有所上升；旅游干扰显著影响风景区土壤微生物群落分布，微生物数量随旅游活动强度增大而显著下降，群落多样性也显著降低，也显著改变格木群落多样性。旅游活动增多使Ⅰ级小树数量急剧下降，Ⅱ级中等树有所增多，Ⅲ级大树数目显著下降。格木群落多样性显著降低，罗浮山植被群落丰富度也显著降低，植被种类显著减少。综上所述，旅游活动显著改变风景区土壤理化特性，降低土壤微生物多样性和酶活性，抑制植被的可持续生长，减少风景区植被种类，间接或直接地损害罗浮山风景区自然生态环境。

旅游活动；罗浮山格木；土壤酶活；微生物；多样性；丰富度

土壤微生物是整个生态系统的重要部分，它积极参与生态系统物质循环和能量流动，在生物地化循环过程调控和生态系统功能维持方面起着关键作用[1-3]，对环境变化很敏感，与土壤理化性质常等被作为旅游活动对环境影响的重要指标[4-5]。土壤酶是土壤的重要组成部分，也是土壤生物过程主要调节者[6-7]，土壤酶活性的高低直接影响土壤物质转化循环的效率[8]，进而影响土壤为植物提供营养的能力[9]。土壤酶活也是评价土壤环境的重要因素。另一方面，以土壤为生长基质的植物，其物种多样性对罗浮山旅游风景区动植物的群落稳定性至关重要，群落多样性高，该环境稳定性相对较强。20世纪50年代以来，随着人口的增长、人类活动范围和强度不断扩大以及全球环境的变化，生物多样性正遭受到前所未有的破坏和威胁[10]。因此，加强人为干扰下生物多样性动态变化的研究具有极为重要的理论和现实意义。近十几年来，我国科学工作者对不同干扰程度下旅游风景区及自然保护区物种群落多样性做了大量的研究，也取得了一定的成果。本研究基于不同强度的旅游活动下，检测广东省罗浮山风景区土壤理化性状和有机质含量以及罗浮山特有的大面积种植的格木种群物种多样性，来揭示旅游活动对罗浮山生理生态环境的影响，为制定保护景区土壤生态平衡和生物多样性措施提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

罗浮山位于广东省惠州市博罗县的西北部，北纬23°15'～23°22'，东经113°57'～114°40'，横跨博罗、龙门、增城3县，景区规划总面积260 km2。罗浮山素有“岭南第一山”之称，是北回归线上璀璨的绿洲，是中国道教十大名山之一，俗称第七洞天和第三十四福地，同时也是国内著名的养生生态旅游胜地。罗浮山属南亚热带季风气候，热量充足，雨量充沛，日照时间长，年均气温21.5 ℃，最冷1月12.5 ℃，无霜期为345 d；年均降水量1800～1900 mm，干湿季分明。海拔300 m以下为砖红壤性红壤；海拔300～600 m为山地红壤；海拔600 m以上为山地黄壤；海拔1100 m至顶峰为山地灌丛草甸土和山地草甸土。地带性植被为南亚热带常绿阔叶林，是亚洲热带雨林向亚热带常绿阔叶林过度的类型，森林植被组成以常绿阔叶林为主，混生一些落叶种类，森林覆盖率超过70 %，近年来交通的快速发展，国内外港澳地区游客日渐增多，促进了罗浮山经济增长，但也在一定程度上对罗浮山风景区自然生态环境造成较大冲击。

1.2 研究方法

1.2.1 样地调查与样品采集 在罗浮山风景区600～800 m海拔，旅游活动的强度根据距离罗浮山旅游线路的远近划分，调查发现游客活动范围主要在0～60 m范围内，为研究不同强度旅游活动对生物多样性的影响，将旅游干扰划分为4级：60 m范围外的无干扰区，35～60 m轻度干扰区，15～35 m中度干扰区以及0～15 m重度干扰区。并在充分调查的基础上，选取生态环境基本一致，群落年份相当，具有代表性的样地，不同干扰区样地设置3个微地形环境无明显差异的重复样地，植被群落设置30 m×30 m样方，土壤设置1 m×1 m的样方，每月中分别调查作记录并取样，于实验室分析。

1.2.2 土壤理化及酶活的测定 土壤含水率(SM)采用120 ℃连续烘干24 h后前后重量差计算得出，采用环刀法取样测定土壤容重，pH指采用酸度计测定，电导率(EC)用电导率仪(土︰水为1︰2.5)测定，有机碳(SOC) 用重铬酸钾氧化加热法测定，全氮(TN)用半微量凯氏定氮法测定，全磷(TP)用硫酸-高氯酸消煮法测定，全钾(TK) 用NaOH熔融火焰光度法测定[11-15]。

参考王友保[16]、关松荫[17]、周礼凯[18]、隋跃宇[19]等方法测定土壤样品有机质含量和过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶。

1.2.3 土壤微生物和植被群落特征 参考张小磊、陈帅等[20-24]方法培养土壤微生物及评测其群落特性。运用丰富度指数(S)、Shannon-Wiener指数和Simpson指数、Alatalo指数(E)和Mcintosh指数(Dm)对调查的样地土壤微生物及植被进行群落多样性分析，具体计算公式[25]如下：

(1)Patrick丰富度(R)：R=S

式中，Pi为种i的概率；S为种i所在样方的物种数，即物种丰富度；N为S个种的重要值之和。

1.3 数据处理与分析

采用SPSS18.0数据分析软件进行数据处理，运用最小显著差数法(LSD)进行显著性分析。并用OriginPro 8.0软件绘图。

2 结果与分析

2.1 土壤理化性状

土壤为陆生植物提供所需的水分和养分，是生态系统中物质和能量交换的重要场所，土壤理化形状的改变直接影响土壤构成，间接影响植物的生理生长。本研究检测不同干扰程度土壤理化性质如表1所示，随着干扰程度的增大，土壤pH减小，干扰最大pH值比未干扰区pH降低土壤趋于酸化；土壤容重、含水量、有机质及氮磷钾含量降低，土壤理化性状发生改变，土壤板结化，养分流失严重，干扰程度最大土壤容重、含水量、有机质及氮磷钾比未干扰区分别降低。另一方面，干扰程度增大致使土壤电导率增大，说明土壤可溶性有机盐增多，不利于土壤养分的贮存，从而限制风景区植物正常生长。

表1 不同干扰程度下的土壤理化性状

注：NR, LR, MR, HR分别表示无干扰区，轻度干扰区，中度干扰区和重度干扰区。 Note: NR, LR, MR, HR respectively stand for no interference regions, mild interference regions, moderate interference regions and severe interference regions.

2.2 不同干扰强度下土壤酶活

由图1可知，在受干扰的区域，一年中土壤脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶酶活都呈现先递减后增高的趋势，8和9月含量最低，初步分析可能和旅游活动时间有关联，每年7-10月罗浮山接待旅游人数相比其他月份显著增多，旅游干扰强度较大显著减弱土壤酶活；未被旅游活动干扰的区域土壤酶活变化波动较小，随着干扰强度的增大，土壤酶活也显著降低，其中重度干扰区域土壤酶活性最低。

2.3 旅游活动对土壤微生物群落水平分布的影响

土壤中的微生物对增加土壤肥力、改善土壤结构、促进自然界的物质循环具有重要作用。旅游风景区土壤中微生物群落多样性水平能在一定程度上反映该区域旅游活动的强弱。图2显示的是罗浮山风景区不同干扰程度土壤中磷脂脂肪酸(PLFA)含量、微生物多样性指数及均匀度指数的描述。由图2可知，未受干扰区域土壤平均PLFA总含量与旅游干扰区土壤PLFA含量差异显著(P<0.05)，说明随着干扰程度的增大，风景区土壤微生物数目显著减少，土壤微生物群落多样性和均匀度显著下降。

NR, LR, MR, HR分别表示无干扰区，轻度干扰区，中度干扰区和重度干扰区NR, LR, MR, HR respectively stand for no interference regions, mild interference regions, moderate interference regions and severe interference regions图1 不同月份和不同干扰程度土壤酶活的变化Fig.1 Changes of enzyme activity of soil in different months and different degree interference

NR, LR, MR, HR分别表示无干扰区，轻度干扰区，中度干扰区和重度干扰区NR, LR, MR, HR respectively stand for no interference regions, mild interference regions, moderate interference regions and severe interference regions图2 微生物群落多样性及均匀度Fig.2 Microbial community diversity and evenness

NR, LR, MR, HR分别表示无干扰区，轻度干扰区，中度干扰区和重度干扰区 NR, LR, MR, HR respectively stand for no interference regions, mild interference regions, moderate interference regions and severe interference regions图3 格木年龄层结构Fig.3 Age layer structure of Erythrophloeum ferdii

2.4 格木种群年龄结构

格木种群是罗浮山风景区主要的植被群落之一，对罗浮山的生态平衡有重要作用。野外调查统计分析了罗浮山格木种群不同年龄层特征，如表2所示，将胸径2.5～12 cm，统计分类为5～15年生长史的Ⅰ级小树；将胸径15～30 cm，统计分类为20～65年生长史的Ⅱ级中等树；将胸径32 cm以上统计分类为75年以上生长史的Ⅲ级大树。图3表示的是罗浮山风景区不同旅游干扰区域格木Ⅰ级小树，Ⅱ级中等树和Ⅲ级大树数量分布与变化，由图3可知，在未干扰区域Ⅰ级，Ⅱ级和Ⅲ级树平均数量分别是31.2，12.3，6.3；旅游活动最多干扰最严重区域Ⅰ级，Ⅱ级和Ⅲ级树平均数量分别是11.4，28.6，1.8，随着干扰程度的增大，Ⅰ级和Ⅲ级数数目显著下降，Ⅱ级数有所增加，旅游干扰显著减弱了Ⅰ级小树和Ⅲ级大树生存力，这也在一定程度上阻断了风景区格木种群可持续生长。

2.5 格木群落结构及物种多样性

格木是苏木科格木属常绿高大乔木，主要分布于广东、广西、浙江、福建和台湾等省区，在广东分布于广州、博罗、紫金、怀集、肇庆、封开、郁南、信宜、云浮、佛冈、恩平、珠海、惠东、饶平、五华等地[26]。调查研究了广东罗浮山格木种群结构，如图4所示，随着旅游风景区人类活动干扰程度的增大，格木群落Simpson多样性指数、Shannon wiener多样性指数、Pielou均匀度指数以及Alatalo均匀度指数都降低，未被干扰区与被干扰区(LR, MR, HR)植被丰富度指数差异显著，说明旅游活动显著减弱风景区植被群落物种多样性、均匀度和丰富度。

表2 格木胸径、树龄与分级

NR, LR, MR, HR分别表示无干扰区，轻度干扰区，中度干扰区和重度干扰区NR, LR, MR, HR respectively stand for no interference regions, mild interference regions, moderate interference regions and severe interference regions图4 格木群落结构和物种多样性Fig.4 Community structure and species diversity of Erythrophleum fordii Oliv. population

3 讨 论

旅游活动对风景区生态环境影响的大小是由影响强度和影响的空间范围决定的，而影响强度与游客数量、旅游活动方式和类型、旅游季节分布及环境条件等有关[26]。旅游活动产生的旅游干扰对风景区的纵横宏观生态环境以及土壤微生态环境都产生了显著影响，这种影响有利有弊。土壤是植物赖以生存的基础，土壤养分不仅能反映土壤“营养库”中养分的贮量水平，并且能影响有效养分的供应能力[27-28]。不同干扰区土壤理化性状测定发现，随着旅游活动频繁增加，景区的干扰也增大，显著影响了旅游区土壤理化性状，例如土壤含水量和容重的降低使土壤板结，营养流失等(表1)，这也在一定程度上对地上部分植被的生长发育产生影响。王立龙[29]等研究发现旅游强度与土壤酶活存在显著的相关性。本研究中受干扰的区域土壤酶活性也被抑制，干扰程度较大的区域土壤脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶酶活性反而更低(图1)，说明旅游干扰对土壤酶活影响显著(P<0.05)，减弱了土壤生态系统中重要的生物化学过程，土壤生化降解能力显著降低。土壤中微生物是生态系统中至关重要的环节，也是对环境的变化表现最为敏感的指标之一，反之，微生物的强烈变化也潜在的影响周围的生态环境，景区旅游活动的频繁增强，受干扰区土壤中微生物群落也随着变迁(如图)，旅游干扰的增强使得土壤中微生物群落数量急剧减少，也伴随着微生物群落多样性的降低，微生物群落趋于单一化，从而影响该干扰区土壤生态系统的稳定性。

很多研究结果表明，土壤微生物多样性与植物群落多样性呈正相关。Kennedy等人[30]利用T-RFLP技术对7种植被的土壤微生物进行研究发现，植被差异可以显著影响土壤中微生物多样性和群落结构，土壤中微生物群落多样性和物种的丰富度随地上植被生态环境变化而变化[31]。以罗浮山最大数量植被格木为研究对象，对不同干扰区格木植被种群分布水平进行测评，旅游干扰程度的增加显著降低了地上植被群落多样性，并且显著降低植被丰富度，这对地上生态系统稳定不利。地上植被群落的变化，而地下土壤微生物群落也随着变化，土壤微生物的多样性和丰富度显著影响土壤内养分及生物化学反应，土壤生态环境的不稳定性反过来也影响着地上植被的生理生长，多项研究指标揭示旅游干扰的介入，打乱了稳定的生态系统格局。本研究评价旅游活动对罗浮山风景区的影响，涉及的因素有土壤理化特性、土壤酶活、土壤微生物以及地上格木种群，有地下生物变化和地上植被的变化，宏观和微观结合，能有效的反映旅游干扰对罗浮山风景区格木种群及土壤性质的影响，未来还应在此基础上加大研究的时间和空间尺度，增大样本量，运用更精密的仪器和有效的方法做进一步深入研究。

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(责任编辑 陈 虹)

Changes ofErythrophleumfordiiOliv. Population and Soil Characteristics in Luofu Mountain under Tourism Activities

YANG Li

(Vocational and Technical College of IMAU,Inner Mongonia Baotou 014109,China)

In order to investigate the effects of tourism activities on vegetarian population structure and soil characteristics in scenic spots,ErythrophleumfordiiOliv. population under different degree of interference in Luofu mountain of Guangdong province was investigated, and the physical-chemical properties of soil, soil enzymatic activities, and the distribution of microbial community were detected. The result showed that with the increasing of tourism disturbance, the pH of soil in scenic spots decreased, water dropped, bulk density decreased, conductivity increased, and nutrients was lost. The soil enzyme activity dropped significantly and was a seasonal variation. The contents of urease, catalase, phosphatase and sucrase dropped significantly from January to August, rising from September to December；Tourism disturbance significantly affected the distribution of microbial community of soil, the number of microbial declined significantly with the increasing tourism disturbance, the diversity of microbial population decreased significantly, and also changing the diversity ofErythrophleumferdiiOliv. The Ⅰlevel saplings had a dramatic decline with the increasing of tourism activities, however, the Ⅱlevel medium trees increased, but the number of Ⅲ level big trees dropped significantly. The community diversity ofErythrophloeumferdiiand vegetation richness in Luofu mountain also decreased significantly, and vegetation types were significantly reduced. To sum up, the physical-chemical properties of soil were changed, microbial diversity and enzyme activity of soil reduced, vegetation types decreased significantly, and the sustainable growth of vegetation in Luofu scenic spots was inhibited, which directly or indirectly harmed the natural ecological environment of scenic area in Luofu mountain.

Tourism activity; Luofu mountain;ErythrophleumferdiiOliv; Soil enzyme activity; Microbial community; Diversity; Richness

1001-4829(2016)07-1672-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.07.031

2015-03-20

林业公益性行业科研专项“内蒙古大兴安岭森林生态服务功能定位观测研究”(201204101-2)

杨 丽(1979-)，女，内蒙古包头人，在读博士，讲师，研究方向为森林可持续发展和生态服务功能定位观测，E-mail:nmyanglee1979@163.com。

S38.1

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