隨著旅游業在全球范圍內的迅速發展，其對生態環境所造成的破壞越來越嚴重，引起了人們的高度重視，有關旅游對生態環境的影響研究已成為當今環境與旅游發展的重點之一。
近年來，由于旅游活動的迅猛增加，旅游踩踏量的劇增，使旅游地的壓力和磨損加劇，從而致使大量植被死亡，造成土壤表面板結，形成裸露地帶等嚴重后果，長期如此將造成生態系統失調。土壤微生物是土壤有機質中最活躍和最易變化的部分，是活的土壤有機質成分。土壤中的細菌、真菌、放線菌等不僅參與土壤有機質的分解和礦化，促進土壤養分循環，提高土壤養分的有效性，并且其代謝物也是植物的營養成分。微生物量碳、氮是土壤碳素和氮素養分轉化和循環研究中的主要參數，它們很直觀地反映了土壤微生物和肥力狀況作為評價土壤生態環境質量的主要指標。土壤微生物是生物多樣性與生態平衡的一個重要方面，土壤微生物的平衡發展也是預防植物病害發生的基礎。國內外對旅游干擾引起的土壤生物化學的改變包括土壤微生物方面的研究相對較少。在國內，譚周進等以張家界國家森林公園為研究區，從微觀生物學的角度研究了旅游活動對土壤酶及微生物作用強度的影響和旅游踩踏對土壤微生物量碳、氮、磷的影響，結果表明，旅游伴生的放牧行為已經對張家界景區土壤微生物區系、微生物活度及土壤酶活性造成了明顯的影響，破壞了土壤微生物的多樣性和土壤生物活性；旅游踩踏對張家界森林公園微生物數量及微生物量也產生了顯著影響。楊海君等研究發現，張家界土壤酶和土壤微生物的分布特點呈現背景區最高、活動區最低、緩沖區居中的變化趨勢。因此，研究旅游活動對土壤微生物數量及微生物量的影響非常必要。
本試驗以五臺山山地草甸土壤為研究對象，以土壤類型、海拔高度及踩踏程度等基本因素大體一致的地點為研究區，研究了旅游踩踏對土壤微生物數量及微生物量的影響，旨在為五臺山旅游資源的開發、保護和管理提供科學依據，進而防止五臺山山地草甸退化。
1 材料和方法
1.1 研究區概況
五臺山位于山西省東北部，隸屬忻州市五臺縣，與浙江普陀山、安徽九華山、四川峨眉山共稱“中國佛教四大名山”，是我國佛教及旅游勝地，列我國十大避暑名山之首。五臺山屬太行山系的北端，跨忻州市五臺縣、繁峙縣、代縣、原平市、定襄縣，在北緯 38°50′～39°05′、東經 113°29′～113°44′之間，五臺山并非一座山，它是座落于“華北屋脊”之上的一系列山峰群，其中 5 座高峰，方圓達 250 km，總面積 592.88 km2。五臺山最低處海拔僅 624 m，最高處海拔達 3 061.1 m，為華北最高峰，有“華北屋脊”之稱。臺頂雄曠，層巒疊嶂，峰嶺交錯，挺拔壯麗，大自然為其造就了許多獨特的景觀。五臺山氣候寒冷，又被稱作“清涼山”。全年平均氣溫為 -4 ℃，7—8 月最熱，分別為 9.5，8.5 ℃，1 月份最冷，平均氣溫-18.8 ℃。該區屬暖溫帶大陸性季風氣候，其特點是垂直分布較明顯，夏短而涼爽，冬長而嚴寒，降雨量充沛，光照充足。山頂年均氣溫 -4.5 ℃，無霜期小于 70 d，年均降水量近 1 000 mm，是山西省降水最多的地區。
五臺山自然植被以山地草甸為主，由草甸、草原、灌叢構成，是優良的天然夏季牧場。五臺山植被覆蓋較好，自然植被垂直結構較明顯。五臺山以豐富的旅游資源，不斷擴大對避暑旅游、佛教文化旅游、休閑度假產品的建設力度，改善了核心景區的配套設施，尤其是 2010 年成功列入世界遺產名錄，使其影響力迅速提升。隨著旅游人次的增多，旅游活動對景區土壤環境的影響也越來越大。
1.2 供試材料
本研究主要探討五臺山東臺海拔為 2 500～2 700 m 的亞高山草甸土壤，主要植物種類有嵩草、苔草、珠芽寥、短穎鵝冠草、零零香、地榆、蘭花棘豆、金蓮花、高山蒲公英、馬先蒿等，形成了密集低矮多年生草本植物群落，受氣候寒冷濕潤、風大、日照充裕等環境影響，使得草叢矮化、根系密集、草皮堅實并富有彈性，耐踐踏。
由于五臺山風景區臺頂旅游道路的設計與游客徒步旅游的道路不一致，同時經常有大量的景區管理車輛上山，導致臺頂上山道路空氣污染嚴重，而且管理車車速較快，灰塵較多，導致大多數徒步游客選擇了“旅游小徑”?！奥糜涡健钡某霈F破壞了五臺山亞高山草甸的景觀格局，不僅有大量的游客垃圾產生，同時也使得草甸草坪退化，更為嚴重的是極度退化區出現裸露土地，水土流失現象嚴重。
1.3 試驗方法
2013 年 8 月于五臺山鴻門巖通往東臺臺頂的“旅游小徑”上，選取具有代表性的地段，分別在 3個不同的海拔高度（2 700，2 650，2 500 m），根據小路兩旁草甸的破壞程度將采集的土樣分為：踩踏嚴重區（人為踩踏作用下，草甸植被嚴重破壞，地表裸露，水土流失嚴重）；踩踏輕微區（人為踩踏較輕，草甸植被部分破壞，地表部分裸露）；無踩踏區（地表草甸植被生長旺盛，人未踏及，或者植被自然恢復能力大于人為干擾），將其作為對照區。
每個試驗區分別取 0～20，20～40 cm 的土壤，將取土工具在采樣點旁土壤中擦拭數次，除去土壤表面的枯葉，鏟除表面 1 cm 左右的表土，以避免土樣與地面微生物混雜。采用 5 點取樣法用鐵鉆采取，點燃隨帶的酒精燈按無菌操作進行。在試驗區的縱向中線處按橫向每隔 50 m 左右為一個點共設5 個采樣點，每個點每一層取 500 g 左右的土壤，然后將 5 個點同一層次的土壤進行混勻，用自封袋當日帶回置于 4 ℃冰箱備用，第 2 天進行微生物數量及微生物量的測定；同時取土壤在 105～110 ℃下烘干至恒質量，測定土壤水分含量。試驗數據均為3 個不同海拔高度下的平均值。
1.4 測定項目及方法
土壤微生物數量采用稀釋平板法測定。其中，細菌采取牛肉膏蛋白胨培養基；放線菌為高氏一號培養基；真菌采取馬鈴薯 PDA 培養基。每一個處理設 3 個重復，在 28～30 ℃下培養并觀察結果。
微生物量 C，N 的測定采用 Joergensen 等和Vance 等的氯仿熏蒸 -K2SO4浸提法，浸提中的微生物量 C 采用重鉻酸鉀氧化法 - 分光光度法，在585 nm 比色，同時另外取未熏蒸的土壤按上述方法提取測定 C 和 N，微生物量 C 為二者之差除以轉換系數 0.38；微生物量 N 采用紫外分光光度計于280 nm 比色，熏蒸土與未熏蒸土之差除以轉換系數0.54，即為微生物量 N。
1.5 數據處理
試驗數據采用 Excel 2003 和 DPS 2005 軟件進行分析。
2 結果與分析
2.1 旅游踩踏對五臺山東臺山地草甸土壤微生物數量的影響
土壤微生物數量是土壤活性養分的儲存庫，是植物生長可利用養分的重要來源，它的大小反映了參與調控土壤中能量和養分循環以及有機物質轉化的微生物數量。由表 1 可知，旅游活動顯著影響了 0～20 cm 土層的細菌、放線菌、真菌以及三者的總數，踩踏嚴重區和輕微區土壤中的細菌、真菌、放線菌及其總數與無踩踏區之間差異均顯著，表現為：無踩踏區＞輕微區＞嚴重區，這與譚周進等和楊海君等研究張家界公園土壤微生物的結果一致。
20～40 cm 土層的踩踏嚴重區細菌、真菌及其總數與無踩踏區之間差異顯著，且均低于無踩踏區，而這個層次的放線菌基本沒有受到旅游活動的影響；踩踏輕微區的各個菌與無踩踏區之間無顯著差異，但均低于無踩踏區。土壤中的 3 類微生物數量均表現為隨著土層深度的增加而減少，這與一般耕作熟化土壤中微生物數量的特性相一致?！颈?】
2.2 旅游踩踏對五臺山東臺山地草甸土壤微生物量碳的影響
土壤微生物量碳可反映土壤養分有效性和生物活性，在很大程度上反映土壤微生物數量，對土壤擾動非常敏感，和土壤肥力、土壤健康有十分密切的關系。此外，土壤微生物量碳是土壤有機碳的靈敏指示因子。
由圖 1 可知，踩踏對五臺山山地草甸土壤中微生物量碳有顯著影響。在 0～20 cm 土層中，踩踏嚴重區和輕微區土壤微生物量碳分別比無踩踏區降低了 62.3%，48.2%，而嚴重區土壤微生物量碳比輕微區降低了 27.2%，且 3 個試驗區的差異均達顯著水平（P＜0.05），表明隨著踩踏程度的增加，土壤微生物量碳明顯下降；在 20～40 cm 土層中，嚴重區和輕微區土壤微生物量碳分別比無踩踏區降低了43%，31.9%。從對 2 個土層微生物量碳的影響水平來看，微生物量碳在 0～20 cm 土層受到踩踏的影響最為明顯，在 20～40 cm 土層受到的影響較輕。
土壤微生物量碳在 2 個土層的表現為隨著土層的加深，微生物量碳減少，這與稻田土壤微生物量碳的變化規律相一致?！緢D1】
2.3 旅游踩踏對五臺山東臺山地草甸土壤微生物量氮的影響
土壤微生物量氮是指土壤中所有活微生物體內所有氮的總量，主要成分包括蛋白質、多肽、氨基酸和核酸等，這些含氮化合物易分解，有些可以被植物直接吸收利用。土壤微生物量氮是土壤氮素的主要儲備庫，在土壤氮素循環與轉化進程及植物氮素養分循環中起著非常重要的調節作用。研究土壤微生物量氮的動態變化，對于揭示土壤氮素養分變化具有十分重要的意義。從圖 2 可以看出，在 0～20 cm 土層中，旅游活動對土壤微生物量氮的影響與對土壤微生物量碳的影響大體相似，且旅游活動對 3 個試驗區的影響差異均顯著（P＜0.05），表現為：無踩踏區＞輕微區＞嚴重區；在 20～40 cm 土層中，嚴重區的微生物量氮與輕微區、無踩踏區之間差異均顯著，嚴重區的微生物量氮比無踩踏區降低了 54.6%，輕微區的微生物量氮比無踩踏區的微生物量氮低，但這 2 個試驗區間差異不顯著（P＞0.05）。從對 2 個土層的影響程度看，0～20 cm 土層的微生物量氮受到旅游活動的影響最顯著，20～40 cm 土層的微生物量氮受到旅游活動的影響較小。2 個土層的微生物量氮均表現為隨土層深度的增加而減小，這也與稻田土壤微生物量氮的變化規律相一致?！緢D2】
3 討論
在五臺山 5 個臺當中，東臺風景優美，交通便利易到達，旅游人數相對較多。本研究結果表明，旅游活動顯著影響了東臺山地草甸土壤微生物的數量及微生物量碳、氮。其原因可能是由于五臺山植被為典型的山地草甸植被，雖然草皮堅實并富有彈性耐踩踏，但是大量的人為踩踏就有可能破壞草甸植被的正常生長，植被的自我恢復能力和緩沖能力下降，尤其是在踩踏嚴重區，水土流失嚴重，草甸植被幾乎不能正常生長，影響了土壤的結構，造成土壤壓實。土壤壓實一方面影響了土壤的理化性質，造成土壤容重變大，硬度變大，草甸植被根系不活躍，微生物區系不活躍，碳、氮以及營養元素的礦化作用下降，導致有機質活性下降，土壤肥力下降。另一方面土壤壓實造成草甸植被破壞，進而影響植被的光合作用能力下降，根系中的碳含量減少。壓實使得土壤孔隙度減少，通氣性較差，土壤和植被根系缺水缺氧，導致土壤和植物中的氮在厭氧條件下發生嚴重的反硝化作用，土壤供氮能力下降，造成植物營養元素氮缺少，微生物量氮減少，給景區植物的生長造成嚴重影響，同時為某些植物病害的發生提供了一定的基礎。
4 結論
旅游踩踏已對五臺山山地草甸土壤產生了很大的影響。本研究結果表明，旅游活動顯著影響了0～20 cm 土層的細菌、放線菌、真菌以及三者的總數，嚴重區和輕微區土壤中的細菌、真菌、放線菌及其總數與無踩踏區之間均達顯著差異，表現為：無踩踏區＞輕微區＞嚴重區；旅游活動對 20～40 cm土層的細菌、真菌的影響較小，而旅游活動對這個層次的放線菌基本沒有影響。踩踏對五臺山山地草甸土壤中微生物量碳有顯著影響，這與譚周進等在研究張家界森林公園的結果相一致。在 0～20，20～40 cm 土層中，3 個試驗區的差異均達到顯著水平（P＜0.05）；從對 2 個土層的影響程度看，0～20 cm 土層的微生物量碳受到的影響最嚴重，20～40 cm 土層的微生物量碳受到的影響較輕。在0～20 cm 土層中，旅游活動對土壤微生物量氮的影響與對土壤微生物量碳的影響大體相似，且旅游活動對 3 個試驗區的土壤影響差異均顯著 （P＜0.05），但在 20～40 cm 土層中，嚴重區的微生物量氮與輕微區、無踩踏區之間差異均顯著（P＜0.05），但輕微區的微生物量氮與無踩踏區之間差異不顯著（P＞0.05）。
顯然，旅游活動對五臺山山地草甸土壤微生物數量及微生物量碳、氮已產生了很大的影響，微生物數量及微生物量碳、氮的降低不僅影響了土壤中的物質循環和轉化強度，給整個生態環境帶來了較大的壓力，而且還將影響著五臺山草甸植被的多樣性、生態系統的穩定性及其生產力。土壤微生物多樣性指標與生態系統抵御外界干擾能力緊密相關，這提醒有關部門除了要考慮方便游客、增加地方財政收入外，同時還應考慮如何能夠有效避免大范圍的游人活動對景區造成的生態破壞。因此，必須采取有效措施來防止五臺山東臺草甸土壤微生物活動的進一步惡化，相關部門應制定合理的計劃來修復和維護旅游活動對五臺山生態系統造成的破壞，對防止五臺山草甸植被的退化、促進風景區旅游業的健康發展具有一定的現實意義。
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