孫 權,朱 文

1.鄭州旅游職業(yè)學院,河南 鄭州450009

2.石河子大學學生處,新疆 石河子832000

在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展的情況下，人們逐漸改變了原有主要傾向于物質生活的追求，精神生活追求的力度越來越大[1,2]，尤其是對于生活工作壓力較大的都市居民來說，周末外出放松成為重要的娛樂方式，但是由于周末由于時間較短，因此出游往往集中在都市周邊，在這種情況下，生態(tài)旅游成為了主要的娛樂放松的良好方式[3]，人們可以在悠閑地體驗田園風光的同時享受鄉(xiāng)村美食等[4,5]，可以說，生態(tài)旅游的不斷深入發(fā)展，有力的促進了當?shù)氐纳鐣?jīng)濟發(fā)展水平，大大促進了農(nóng)民增收，對于增加就業(yè)起著積極的作用，這也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的途徑之一。

土壤是植被生存發(fā)育的基本載體和必要條件，其養(yǎng)分狀況決定著植被的生長情況，其活性和肥力是重要的指標，人類對土地的開發(fā)利用方式能夠顯著地影響著土壤理化特征，對其肥力和活性產(chǎn)生直接的制約效果[6]，土壤開發(fā)利用能夠將其養(yǎng)分循環(huán)強度及路徑加以改變，同時外部環(huán)境的水熱條件也將顯著作用于養(yǎng)分轉化及傳輸[7,8]，可以說土地利用途徑能夠顯著影響陸地局地生態(tài)環(huán)境。對于鄭州地區(qū)而言，其首都的政治地位決定了其良好的生態(tài)環(huán)境要求，周邊耕地及土地保護早已實施，一系列環(huán)境保護措施起到了較好的效果，但是隨著人口的不斷涌入，人地矛盾已經(jīng)成為不可避免的事實，局部的不合理開發(fā)利用使得土地肥力和活性明顯下降，也不利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。近年來，隨著都市居民對旅游質量要求的不斷提高，鄭州地區(qū)周邊農(nóng)業(yè)觀光旅游不斷發(fā)展，如何通過合理的土地開發(fā)利用來促進土壤肥力和活性保持對于改善土壤質量具有重要現(xiàn)實意義，有利于植被生長發(fā)育，對于改善局地生態(tài)具有重要現(xiàn)實意義，基于此，本研究將以鄭州旅游開發(fā)區(qū)為研究重點，開展連續(xù)5 年的實地研究，從而探討其對生態(tài)環(huán)境的影響及作用機理，從而為環(huán)境保護提供有益參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 樣地設置

采用野外調查和室內(nèi)化驗分析相結合的方法。于2014 年～2017 年9 月在鄭州市郊區(qū)選取旅游開發(fā)地區(qū)（3 個重復），并在臨近選取未開發(fā)地區(qū)（CK）。在每個樣地中按“S”型曲線選定36 個1 m×1 m 樣方，共完成樣方108 個，調差各樣地中物種數(shù)的蓋度、高度和密度并計算其重要值和多樣性指數(shù)，計算公式如下[9]：Patrick 豐富度：

Wiener 多樣性（H）：

Simpson 優(yōu)勢度（D）：

Pielou 均勻度（JP）：

其中物種數(shù)量用S表示，重要值Pi為覆蓋度、高度、多度的相對值除以3；植被分布面積在總土地面積的占比成為植被覆蓋率，未分布植被的土地除以植被面積即可得到土地與植被比。

每年分別在3、5、8、11 月的月初進行葉片采集，每隔3 d 進行一次取樣，為了試驗準確性，采樣時使用聚乙烯手套，均勻采集足夠的成熟葉片，尤其是粉塵覆蓋較為明顯的成熟葉片，采樣后保存于錐形瓶，在實驗室環(huán)境進行相應的滯塵效應對比分析。

1.2 植被生態(tài)指標

在試驗過程中借助于極差歸一化法開展相應分析，同時對獲取的數(shù)據(jù)進行無量綱化處理[10]。

其中，植被對生態(tài)所產(chǎn)生的影響度用O表示，H′ij代表i樣本的第j指標原始數(shù)據(jù)進行處理后的值；由于可能出現(xiàn)值為0 的情況，此外還可能出現(xiàn)即使指標值較大但是其表征影響過小的情況，在經(jīng)過極差正規(guī)化及O倒數(shù)值等級劃分處理之下，其分級按照嚴重程度共分為以下五類：從0 開始每遞增0.2 可以分為一個等級，這樣從0 至1 分別分為極嚴重、嚴重、較嚴重、一般、較小五級；在此基礎上獲得O值分級：從1 開始，分別以1.25、1.67、2.5、5 為界點分為較小、一般、較嚴重、嚴重、極嚴重五級。

1.3 葉片滯塵量測定

由于葉片滯塵并無統(tǒng)一計量標準，本研究利用試驗常用的干洗法，首先在錐形瓶裝入蒸餾水，將采集的葉片置于其中，將附著物進行浸洗，在此過程中不斷攪拌，這樣能夠充分沖洗葉片粉塵等，經(jīng)過兩個小時處理后毛刷處理；之后將葉片夾出，并借助于濾紙過濾，然后進行長達12 h 的烘干處理后進行重量測定，兩次稱重之差為W，從而獲取降塵量；葉片晾干之后測定葉面積A，從而對葉面積滯塵量W／A 進行計算[11]。

1.4 葉面塵粒徑測定

待葉片烘干后靜置恒重狀態(tài)，之后取樣品2 g 過篩，在300 mL 蒸餾水中加入1 g 樣品，待其充分溶解后開展粒徑分析，并用粉塵儀測定PM10、PM2.5和TSP。

1.5 土壤樣品測定

為了進一步分析土壤結構及特點，本研究在各個研究樣地選取了5 個采樣點，為了進行試驗的有效對比，特設置了對照組，同樣進行了5 個采樣設置。對于各個采樣點采取五點取樣的方式進行，深度達到20 cm，進行不同的土樣采集后均勻混合，從而獲得1 g 左右樣品。然后將其分為兩部分，一部分以備含水量測定所用；另一部分待后續(xù)進行養(yǎng)分等含量測定[13]。

對于土壤相關指標的測定采取以下方法：在對pH 值、有機碳的測定過程中主要使用電位法與加熱法，此外還需要對全氮及有效氮相關指標開展測定，分別利用定氮法及消煮法進行，同時采用比色法測定全磷[13]。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 15.0 和EXCEL2003 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理，最小顯著差數(shù)法（LSD）進行顯著性差異分析，Origin 8.0 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 土壤生態(tài)環(huán)境狀況

由圖1可知，在旅游開發(fā)下土壤pH值和容重均顯著高于對照（P＜0.05），而土壤有機碳、全氮、有效氮表現(xiàn)為旅游開發(fā)區(qū)顯著低于對照（P＜0.05），而全磷和有效磷與對照沒有顯著差異（P＞0.05）。與對照相比，旅游開發(fā)下土壤有機碳、全氮、有效氮分別降低了23.56%、28.94%和35.61%，土壤pH值和容重分別增加了27.03%和16.67%。

圖1 旅游開發(fā)對城市土壤養(yǎng)分的影響Fig.1 Effect of agriculture tourism development on the soil nutrients

2.2 植物覆蓋程度

植被覆蓋率反映了一個地區(qū)植被（包括森林，草地和農(nóng)作物等）面積占有情況或植被資源豐富程度、綠化程度以及地表植被狀況的綜合量化指標。由圖2 可知，旅游開發(fā)對鄭州市植物覆蓋程度具有較大的影響，在旅游開發(fā)下植被覆蓋度、草本覆蓋度、林木覆蓋度和土地與植被比均顯著低于對照（P＜0.05）。與對照相比，旅游開發(fā)下植被覆蓋度、草本覆蓋度、林木覆蓋度和土地與植被比分別降低了52.16%、28.63%、39.45%和19.67%。

圖2 旅游開發(fā)對城市對植被覆蓋率的影響Fig.2 Effect of tourism development on the vegetation coverage

2.3 植物生態(tài)影響程度

計算出農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)的植物生態(tài)指標值及影響度指數(shù)。由表1 可知，旅游開發(fā)對鄭州市植物生態(tài)影響程度具有較大的影響。對照區(qū)呈一般水平，旅游開發(fā)區(qū)的旅游影響呈較嚴重級。考慮到旅游過程中客戶疲勞問題，為緩解游客疲勞而修建了休憩廳以及活動廣場，一般情況下不少游客會選擇在此停留休息，同時享受附近風光，這難免增加人為活動，對環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響；此外，由于不可避免地產(chǎn)生了較大量的工程建設量，尤其是附近建設了停車場，其修建極大改變了其原有生態(tài)，導致其受到的人為干擾更為明顯，就該區(qū)域來說，由于交通相對較為便利，此區(qū)域成了游客欣賞風光的好去處，且其停留時間較長，植被容易受到人為踐踏及垃圾物的影響，因此地表植被逐漸退化已經(jīng)較為明顯。綜合來看，雖然不同的樣地植被受到的影響有所差異，但是旅游活動已經(jīng)在影響著植被生態(tài)。

表1 各樣地植物生態(tài)影響度指數(shù)Table 1 Impact indices of phytoecology in sample plots

2.4 植物滯塵能力

為了有效衡量季節(jié)變化對增長農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)植被的影響，本研究過程中對該區(qū)域的滯塵量進行了長期的觀測分析，通過相應的方差分析得知，植被滯塵量受到季節(jié)變化的影響存在較大差異，且達到了0.05 的顯著性檢驗；從圖3 不難看出，無論是旅游開發(fā)區(qū)還是對照組，春季時節(jié)植被具有最大的滯塵量，其次是冬季及夏季，而秋季能力較弱；而就同一季節(jié)而言，對照組具有更強的滯塵性；對于旅游開發(fā)區(qū)而言，其滯塵量的變化在1.56～2.27 g/m2，而對照組則是1.78～3.24，說明季節(jié)造成的差異較為突出。

圖3 植物滯塵能力季節(jié)變化Fig.3 Seasonal variation of the dust retention capacity of different plants

2.5 大氣環(huán)境狀況

從圖4 不難看出，對于開發(fā)區(qū)而言，植被在降塵過程中塵土粒徑多為2.5～100 μm，絕大多數(shù)集中在葉片降塵，且粒徑低于100 μm，這說明對于該區(qū)域而言，其呈現(xiàn)明顯的TSP 降塵，這是大氣漂移的結果；一般情況下，對于大氣顆粒物而言，10 μm 以下產(chǎn)生的人體危害較大，成為最主要的大氣顆粒物，也就是我們常說的PM10；而對于2.5 μm 以下的微小顆粒而言，則因其能夠直接進入肺泡而產(chǎn)生嚴重危害性，也就是PM2.5；綜合來看，無論是TSP，還是PM2.5、PM10，均呈現(xiàn)出對照組較大的降塵性，且其差異達到了顯著檢驗。與對照相比，旅游開發(fā)下植物降塵物中PM2.5、PM10、TSP相對含量和平均粒徑分別增加了86.32%、46.13%、32.58%和29.87%。

圖4 植物葉面降塵的粒徑分布Fig.4 The size distribution of different plants foliar dust particle

3 討論

在不斷的旅游開發(fā)過程中，土壤的結構受到了明顯的影響，尤其是對土壤容重以及pH 的影響，隨著一系列的旅游資源開發(fā)不斷進行，土壤的含水量呈現(xiàn)了明顯下降，土質更為緊實，這直接導致了土壤孔隙的降低，同時制約了土壤微生物活動，同時形成了較高的土壤容重。對于土壤養(yǎng)分而言，其不僅能夠對營養(yǎng)庫狀況加以體現(xiàn)，還反應這有效養(yǎng)分的供給狀況[14,15]，通過本研究得知，在旅游開發(fā)活動影響之下，不僅植被蓋度明顯下降，而且土地利用指數(shù)明顯降低，水土流失現(xiàn)象更為突出，養(yǎng)分供給狀況不如以前，同時不利于微生物新陳代謝，對整個土壤生態(tài)造成的影響明顯不利[16,17]。與對照組相比而言，除全磷及有效磷之外，旅游開發(fā)區(qū)的土壤養(yǎng)分含量明顯較低，二者之間的差異明顯，且通過了0.05 的檢驗；在旅游設施建設過程中，地表植被難以避免地受到了明顯影響，使得裸地面積不斷增加，土壤更容易板結，養(yǎng)分循環(huán)難以有效進行，長久以往明顯制約著土壤養(yǎng)分的穩(wěn)定和循環(huán)；在養(yǎng)分不斷釋放的同時，難以進行有效的循環(huán)及保持，加之土壤養(yǎng)分淋失現(xiàn)象較為明顯，土壤養(yǎng)分水平呈現(xiàn)了明顯的下降[18]；對于磷元素而言，由于其具有明顯的沉積性，因此具有較強的不易流失性，受旅游開發(fā)的影響程度較低。

葉片滯塵效應很大程度上能夠對空氣質量加以體現(xiàn)，尤其是對大氣可懸浮顆粒進行有效的衡量；通過研究得知，植被滯塵量受到季節(jié)變化的影響存在較大差異，無論是旅游開發(fā)區(qū)還是對照組，春季時節(jié)植被具有最大的滯塵量，其次是冬季及夏季，而秋季能力較弱；而就同一季節(jié)而言，對照組具有更強的滯塵性；對于對照組而言，植被的葉片較大，且具有較大的冠層，枝葉更為繁茂，因此呈現(xiàn)較強的滯塵能力，而開發(fā)區(qū)植被葉片較??；葉片滯塵效應不僅受到葉片、冠層等方面的影響，還受到葉量、密度等因素制約，加之街道分布及人為活動影響，其滯塵效應出現(xiàn)較大差異[19-20]。受到天氣的影響，秋季較為干燥，空氣濕度并不高，空氣中呈現(xiàn)較大含量的可懸浮顆粒；而在春季具有較大濕度，且在雨水作用下[21]，粉塵容易下沉；由于不同的植被具有不同的葉片結構特點，因此不同植被的滯塵能力具有較大區(qū)別。通過研究分析得知，無論是TSP，還是PM2.5、PM10，均呈現(xiàn)出對照組較大的降塵性，這說明旅游開發(fā)增加了粉塵污染；此外，對于不同的植被而言，其MP2.5與MP10的比例并不相同，綜合來看，植被種植能夠有效降低顆粒物，明顯促進環(huán)境改善[22]。

4 結論

旅游開發(fā)對鄭州市植物覆蓋程度具有較大的影響，在旅游開發(fā)下植被覆蓋度、草本覆蓋度、林木覆蓋度和土地與植被比均顯著低于對照（P＜0.05）；在旅游開發(fā)下土壤pH 值和容重均顯著高于對照（P＜0.05）；土壤有機碳、全氮、有效氮表現(xiàn)為旅游開發(fā)區(qū)顯著低于對照（P＜0.05），而全磷和有效磷與對照沒有顯著差異（P＞0.05）；旅游開發(fā)區(qū)和CK 植物滯塵量基本表現(xiàn)為春季＞冬季＞夏季＞秋季，同一季節(jié)基本表現(xiàn)為旅游開發(fā)區(qū)＜CK；植物降塵物中PM2.5、PM10、TSP 相對含量和平均粒徑均表現(xiàn)為旅游開發(fā)區(qū)＜CK（P＜0.05）。綜合分析可知，在旅游資源開發(fā)過程中，對鄭州市土壤和大氣生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了極大的消極影響。雖然旅游開發(fā)在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中是一個新型環(huán)保的、系統(tǒng)性的景觀資源，對其開發(fā)和經(jīng)營，能帶動旅游業(yè)產(chǎn)生經(jīng)濟、社會、生態(tài)等綜合效益，但是前期不合理地、不尊重周圍自然環(huán)境盲目無序的開發(fā)，后期規(guī)劃不合理，經(jīng)營無計劃、無步驟，便會對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生極大的破壞。因此，在開發(fā)過程中應因地制宜，經(jīng)營過程中應實行規(guī)范化管理，提高從業(yè)人員素質，改善旅游區(qū)環(huán)境保護制度，實現(xiàn)人與自然和諧共處。