两种旅游扰动模式对荒漠草原植被及土壤的影响研究_宁璐.pdf

第 37 卷第 2 期干旱区资源与环境Vol 37No 22023 年 2 月Journal of Arid Land esources and EnvironmentFeb 2023文章编号:1003 7578(2023)02 120 08doi:1013448/j cnki jalre2023042两种旅游扰动模式对荒漠草原植被及土壤的影响研究*宁璐1，崔向新1，刘艳萍2，3，王雪超2，3，杨振奇2，3，郭建英2，3(1 内蒙古农业大学沙漠治理学院，呼和浩特 010018;2 中国水利水电科学研究院 内蒙古阴山北麓草原生态水文国家野外科学观测研究站，北京 100038;3 水利部牧区水利科学研究所，呼和浩特 010020)提要:荒漠草原作为草原向荒漠过渡的脆弱生态系统，同样具有很强的旅游价值，但相比其他草原类型，其生态系统抗旅游干扰能力更弱，受损后也更难恢复。因此文中以希拉穆仁故乡缘旅游点周边草原为研究对象，对不同扰动模式下的植物群落特征、土壤理化性质等进行研究。结果表明:两种干扰下，线性扰动模式的重度干扰区受到的影响最为明显，与对照相比其群落覆盖度、地上生物量分别下降了 49 99%和 79 26%，但生物多样性逐渐上升，土壤含水率下降了 272%，土壤容重上升了 15 66%，土壤紧实度则上升了 2 38 倍，土壤机械组成也逐渐以砂砾为主;其次为点源扰动模式的重度干扰区，其群落覆盖度和地上生物量对比对照分别下降 3906%和 7716%，土壤含水率下降 272%，土壤容重上升了 14 46%，土壤紧实度上升了 2 11 倍。因此，不同类型的旅游扰动对荒漠草原旅游点的植物群落特征、土壤理化性质、生物多样性指数均产生了负面影响，而几种模式中对线性扰动模式重度干扰区的影响更为强烈。因此提高旅游模式的利用和管理对于改善生态环境具有重要意义。关键词:荒漠草原;旅游扰动模式;植被群落特征;土壤理化性质中图分类号:S812文献标识码:A近 20 年间，伴随着国民经济的稳步增长，人民群众对于精神方面的需求也逐步提高，草原旅游作为一种利用草原生态环境而发展起来的新型旅游方式，其综合收入已逐步占据草原地区城市生产总值的30%。然而，草原旅游业的发展一方面给当地带来了高额的经济利润，另一方面也因为对旅游区的过度开发导致草地生产力、数量与质量逐渐衰退，草原地区产生了严重的生态环境问题1。由于草原的景观较为简单，主要分成以点状分布的蒙古包等旅游设施和线状廊道的景点连接道路，因此游客对于草原的扰动模式也主要分为以游乐设施为中心向四周发散的点源扰动模式以及以道路为中心向两旁发散的线性扰动模式两种2。而土壤与植被作为草原旅游区草地生态系统最基本的组成要素，其变化规律更能够体现旅游扰动对景区生态系统的敏感性3。研究者通过对以色列 amat 公园地表土壤的理化性质进行研究，发现人类活动对公园扰动强度的大小严重影响了当地土壤的理化性质，随着扰动程度的增加，土壤含水量、容重、有机质等理化性质的变化也逐渐显著4。但由于各景区的环境条件不同，旅游扰动同时也对如土壤 pH 值、土壤速效钾等一些土壤指标的影响具有不确定性5。同时，旅游扰动也会对草地物种丰富度、群落生物多样性指数等产生强烈影响6。由旅游造成的草原退化已成为制约着荒漠草原地区生态保护和经济发展的突出问题之一。因此，分析旅游扰动对土壤和植被的影响作用对旅游区未来的发展方向有一定的现实意义。据课题组前期研究结果显示，草原旅游较其它类型旅游模式具有随机性和无序性的特点，而前人的研究多关注旅游扰动对环境影响的结果，对于扰动模式差异带来的影响关注相对薄弱。因此文中以荒漠草原典型旅游区为例，从旅游区线性扰动和点源扰动模式差异性入手，针对荒漠草原区不同扰动模式下植被*收稿日期:2022 6 27;修回日期:2022 10 24。基金项目:内蒙古自治区科技重大专项(2020ZD0020)资助。作者简介:宁璐(1997 )，女，汉族，内蒙古乌兰察布人，硕士，主要从事水土保持与荒漠化防治研究。E mail:ninglu199710163 com通讯作者:崔向新(1962 )，女，满族，辽宁本溪人，教授，主要从事荒漠化防治研究。E mail:cuixiangxin1962163 com及土壤的影响开展分析，为荒漠草原区草地资源有序利用和生态修复工作提供理论基础。1材料与方法1 1研究区概况研究区选择位于包头市达尔罕茂明安联合旗南部的希拉穆仁草原故乡缘旅游点(4112N 4131N，11100E 11120E)。试验于 2021 年 7 月底进行调查取样，由于草原旅游旺季为 7 9 月份，在此期间草原受到的人为扰动程度最大，更具有代表性。该旅游点主要由 34 座蒙古包组成，其中有两座大型蒙古包餐厅、10 座中型蒙古包餐厅及 22 座小型居住型蒙古包，旅游点日接待人数最多可达 150 人。气候以温带半干旱大陆性季风气候为主，全年蒸发量大于降雨量，降雨集中在 7 9 月份，年均风速为 4 5m/s，但最大风速可达 27 0m/s。植被类型以旱生和中旱生类植物为主，如克氏针茅(Stipa krylovii)、羊草(Leymuschinensis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)及银灰旋花(Calystegia sepium)等。图 1研究区及取样示意图Figure 1 Study area and sampling diagram1 2试验设计据前期样方调查结果表明，由旅游点中心向外延伸超过 300m 范围后，几乎没有游客活动的迹象，故将游客最大点源扰动边界划定为 300m，按游客行动范围将以餐饮、住宿为主要功能的蒙古包集中分布区为核心，划分重度干扰区(r=100m)、中度干扰区(r=200m)、轻度干扰区(r=300)三个点源扰动区，在每个扰动范围内随机布设 5 个取样点取样(图 1)。再选择一条通往旅游区中心的道路，此道路是该旅游点 2009 年建设初期的施工道路，也是通往该旅游点的主要道路，除汽车碾压外，还有部分游客踩踏情况，导致其碾压程度最严重，几乎没有植被覆盖。在该道路两侧依据游客在旅游区内涉足范围和活动频率的差异，主要根据距离旅游线路的远近，同样设置重度干扰区(L=20m)、中度干扰区(L=50m)、轻度干扰区(L=80m)三个线性扰动区，左右两侧各三组重复。对照区设置在距离旅游区直线距离 600m 围封 20 年的内蒙古阴山北麓草原生态水文国家野外科学观测研究站的围封区中(CK)，其周边地形较为平缓，与研究区原始土壤及植被条件基本一致。1 3研究方法在每个取样点布设 3 个 1m 1m 的样方，用环刀法在每个样方取表层(0 10cm)土壤测定土壤容重和土壤含水量，再用“四分法”取 500g 土壤带回实验室测定其余土壤指标，每组样方做 3 个重复。土壤含水量采用烘干法;土壤机械组成使用粒度分析仪测定，根据美国制粒径划分标准7;土壤容重采用环刀法;土壤紧实度使用土壤紧实度仪测定;土壤全氮含量采用半微量凯氏定氮法;土壤全磷含量采用酸溶钼锑抗比色法;土壤全钾含量采用氢氟酸高氯酸消煮法;土壤有机质采用重铬酸钾氧化法8。同时在取样点调查各样地中植物种类、密度、频度、盖度并计算群落生物多样性指数，采用刈割法，贴近地面剪取植物地上部分，测定群落地上生物量。计算方法:Shannon Wiener 多样性指数:H=PilnPi式中:Pi:样方内物种的相对重要值(相对盖度+相对密度+相对频度)/3。121第 2 期宁璐等两种旅游扰动模式对荒漠草原植被及土壤的影响研究1 4数据处理所有数据通过 Excel 2010 和 SPSS 26 进行整理及分析，采用单因素方差分析(one way ANOVA)和最小显著法(LSD)对各植被土壤指标进行多重比较，并进行主成分分析，最后使用 Origin 2021 进行绘图。2结果与分析2 1旅游扰动对植物群落特征的影响通过对比两种扰动模式下的植物群落特征发现，群落平均盖度、生物多样性指数、和地上生物量均受到旅游扰动的影响。从表 1 中可以看出，两种扰动模式下，植被的平均盖度与地上生物量都会随旅游扰动程度的增加而减少，且线性扰动 L=20 的地上生物量明显低于其他干扰区，比封育草地(CK)下降了79 26%，群落覆盖度也下降了 49 99%，而生物多样性指数则大于其他干扰区，对比 CK 的生物多样性指数上升了 50 21%。说明游客的扰动打破了研究区建群植物原有的群落组成，使生物多样性指数出现增加的趋势。从表 1 中植被的优势种类型可以看出，重度干扰区的优势种均以克氏针茅、羊草、糙隐子草等禾本科植物为主，但 CK 的植被优势种类型中除常见的禾本科植物外还包含豆科植物短翼岩黄芪(Hedysa-rum brachypterum)，而在其他扰动模式下短翼岩黄芪已经不再成为优势种。表 1 不同扰动模式下群落平均盖度、生物多样性指数及地上生物量的比较Table 1 Comparison of average coverage，diversity index and aboveground biomassof communities among different disturbance patterns样地名称优势种平均盖度(%)多样性指数地上生物量(g/m2)L=20克氏针茅+羊草+糙隐子草2745362 1505542 471L=50克氏针茅+羊草+阿尔泰狗娃花3145190 0736937 131L=80克氏针茅+羊草4856170 05810439 433r=100克氏针茅+羊草+糙隐子草3345224 0866104 252r=200克氏针茅+羊草+糙隐子草3511280 2217797 131r=300克氏针茅+羊草+糙隐子草+阿尔泰狗娃花3889218 079018 463CK克氏针茅+羊草+阿尔泰狗娃花+短翼岩黄芪5489241 1062672 992 2旅游扰动对土壤理化性质的影响2 2 1旅游扰动对土壤物理性状的影响人为扰动不仅能够影响到植被的群落特征，还会对生态系统中土壤的理化性质产生一定的影响。从表 2 中可以看出，对比两种扰动模式下的土壤物理性质，点源扰动模式 r=100 样地与线性扰动模式 L=20 样地的土壤含水率只有 7 76%，但 L=20 样地的土壤紧实度高达 1031 64Pa，r=100 样地的土壤紧实度为 910 63Pa 也同样高于CK，但低于 L=20 的土壤紧实度;两种扰动模式的样地中土壤容重的数值变化幅度不明显但均高于 CK，且与 CK 的土壤容重有显著差异。表 2 不同扰动模式下草原土壤物理性质的比较Table 2 Comparison of physical properties of steppesoil among different disturbance patterns样地名称土壤含水率(%)土壤容重(g/cm3)土壤紧实度(Pa)L=20776 055a192 008a103164 25061aL=50816 134a190 010a77320 23245bL=80862 144a187 010a72209 11963br=100776 055a190 010a91062 23403abr=200860 166a188 008a88829 25818abr=300818 090a191 010a72802 22216bCK1066 133b166 003b43027 12282c注:不同字母表示均值间差异显著(P 005)，下表同在土壤机械组成方面，从图 2 可以发现随旅游扰动程度的增加，两种扰动模式的土壤砂砾含量逐渐上升，重度干扰区砂砾含量均超过 40%，相比围封区内 CK 样地，L=20 与 r=100 分别上升了 71 26%和7209%;黏粒含量逐渐下降，对比 CK 分别下降 45 83%与 51 47%。文中研究表明线性扰动模式中 L=20 土壤的物理性质变差趋势最明显，点源扰动模式中 r=100