旅游活动对八达岭森林公园植物群落的影响

赵若曦，刘晶岚

（北京林业大学 生态与自然保护学院，北京100083）

近年来，生态旅游逐渐为人们所重视，且随着经济水平的提升迅猛发展[1]。虽然生态旅游的定义中强调了对自然环境的保护，但发展任何旅游业都必然伴随着旅游设施开发建设和持续的人类活动，会不可避免地对自然生态系统造成直接或间接的影响[2-4]。植物在旅游开发及旅游活动中有重要的价值和地位，是重要的风景资源[5]。在生态系统中，也具有重要的价值，对维护自然生态系统的稳定有极其重要的作用[6]。植物群落结构的变化还能够对土壤理、动物等产生影响，甚至可能改变整个生态系统的结构和功能[7-9]。同时，植物群落对外界干扰的反应较为快速且明显，易于观察[10-11]，是调查监测生态系统结构和功能变化的重要因子。因此，在越来越多的研究中，将植物作为探究旅游活动对自然因素的影响的重要指标。

自20世纪70年代起，国外学者就开始关注旅游活动对植物高度、盖度及物种多样性方面的影响[12-16]。20世纪90年代，国内也逐步开展了关于旅游活动对自然环境影响的相关研究，涉及植被生长[17-18]、植物群落结构[19]、物种多样性[20-23]、土壤理化特征等诸多方面的影响[24]。然而，在过往研究中，大多数研究者倾向于选择遭受严重干扰的区域和未遭受干扰的自然区域进行对比研究[21,25-26]，这种研究方法往往忽略了不同区域中微环境的差异及环境因子对其的影响，难以准确地揭示旅游活动对自然生态系统的影响，对实际工作中的保护和恢复建议缺乏说服力[23]。为避免此类研究偏差，本研究采用样带法研究旅游活动对八达岭森林公园步自然植物群落的影响，以减少微环境差异，排除不同区域中环境因子差异对观测指标产生的影响，确保旅游活动及其强度差异为受调查区域的植物群落变化的主要影响因素，准确度相对较高[6,10,23]。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

北京八达岭国家森林公园位于八达岭长城脚下，为中国首家通过FSC国际认证的生态公益林区，地处延庆境内，距市区60km。公园总面积约2940hm2，平均海拔750m，最高峰海拔1238m。园区内有丰富的生物资源，分布植物539种、动物158种。有独特的天然暴马丁香林及杏、梨、黄栌等多种高价值景观资源，可开展自然教育、森林疗养等科教游览项目，并设有丁香谷、杏花沟、越野环线等多条独具特色的游览步道。

1.2 样方设置

本研究选择八达岭森林公园青龙谷园区内的3条主要游览步道（丁香谷、杏花沟、越野环线），于其主段道路两侧分别设置3组样带。每条样带中，垂直于步道设置3个1m×1m的正方形草本植物样方，相邻样方间距为1m（以相邻边计算），各样方距步道边缘的距离分别为0，2，4m（以最靠近步道的边计算），分别标记为01，02，03样方。相邻样带间距为50m。记录每个样方内植物物种名称、数量、盖度、平均株高等。

取样方法的设置考虑到几个方面：（1）以往研究成果显示，旅游活动产生的影响主要集中在线状步道两侧2～3m（土质步道3m），距离超过3m受到旅游活动影响较弱[22-23,27]。（2）八达岭森林公园步道两侧1～5m范围内植被主要为草本及低矮灌木。（3）距离步道5m以内坡度差异相对较小，可以最大程度地减少地形对植物群落的影响[23]。（4）5m范围内，步道两侧的环境因子如光照、温度、平均降水等无显著差异，可以确保旅游开发和旅游活动是植物群落特征差异的唯一主要影响因素。

1.3 指标计算

1.3.1 植物群落多样性指数 Simpson多样性指数：

Shannon-Wiener指数：

式中：Pi指第i种植物的株数占群落所有植物总株数的比例。

计算每条步道各样方的植物群落多样性指数，对相同步道、相同位置的样方的植物群落多样性指数进行算术平均，得出3条步道01，02，对照（03）样方的平均植物群落多样性指数。

1.3.2 植物群落干扰指数 旅游活动对八达岭森林公园植物群落的干扰情况，主要通过植物群落高度、盖度、区系组成变异度等指标的变化来进行判断。

植物群落盖度减少率（coverreduction,CR）[28]：

式中：C3为03样方（对照）的植物群落盖度；Ci分别为01，02样方植物群落盖度。

植物群落高度减少率（heightreduction,HR）[22]：

式中：H3为03样方（对照）的植被平均高度；Hi分别为01，02样方植被平均高度。

植物区系组成变异度是指植物区系组成在受到干扰后与未受干扰的地区相比较的变化情况，能够反映植物区系受外界干扰的程度。

植物区系组成变异度（floristic dissimilarity,FD）[28]：

第三道是“旋转门”——民营企业进入某些行业领域后，由于职能部门的管理、服务不到位，明规则放行、潜规则挡道的状况使得企业经常要围着职能部门转圈子，转到最后甚至可能又被转出门外。

式中：Pi1为某种植物i在受干扰样方的数量占受干扰样方植物总数量的比例；Pi2为该物种在03样方（对照）的数量占总数量的比例。

植物群落干扰指数（index ofvegetation impact,IVI）[22]：植物群落干扰指数通常分为5级[22]（表1）。

表1 植被群落干扰强度分级Table 1 The grading standard of vegetation impact intensity

使用SPSS 18.0，以单因素方差分析、独立样本T检验分析比较不同区域和干扰程度中植物群落特征差异。在此基础上，采用LSD开展多重比较。

2 结果与分析

2.1 物种组成

本次研究共调查到植物40种，隶属24科38属。在全部的24科中，菊科（Compositae）是包含物种数最多的科，包含植物 7 种；其次为禾本科（Poaceae），包含 6 种；再次为豆科（Leguminosae）、堇菜科（Violaceae）、蔷薇科（Rosaceae）及桑科（Moraceae），均包含 2 种植物。

从频度来看，出现频率最高的为蛇莓（Duchesnea indica），40.74%；其余分别为锦鸡儿（Caragana sinica），37.04%；虎耳草（Saxifraga stolonifera），35.19%；铁线莲（Clematis florida）、野艾蒿（Artemisia lavandulaefolia）、稗（Echinochloa crusgali）等 3 种，均为 31.48%。

各样地的物种数见表2，可见各步道01样方物种总数与对照样方（03）相比分别减少 6，6，8 种，其中，3条步道对照样方中出现但在01样方内均消失的物种有1种，为野菊（Dendranthema indicum），01样方相比对照样方在两条步道上均消失的物种为鹅肠菜（Myosotonaquaticum(Linn.)Moench）、锦鸡儿、茜草（Rubia cordifolia）、桑（Morus alba）、荆条（Vitexnegundo var.heterophylla）、鳢肠（Eclipta prostrata）等 6 种。

表2 各样方物种数Table 2 Species number of sampling quadrats

表3 不同样方植物群落的平均多样性指数Table 3 Index of plant community diversity in different sampling quadrats

2.2 旅游活动对公园植物多样性指数的影响

通过与公园管理人员访谈并通过预调查观测人流量得知，3条步道中丁香谷与杏花沟步道旅游活动量相对较大，也是公园各项科教、疗养活动会选择的步道，越野环线步道路途较远，访问量相对较少，通常只有一些登山爱好者可能会选择前往。结果表明，3条步道上随着样方与步道边缘的距离逐渐增加，植物多样性指数均呈逐渐增高的趋势。此外，不同步道间的表现也存在差异，在旅游活动强度相对较大的杏花沟步道，01样方与对照样方间的植物多样性指数存在显著差异（p＜0.05）。而在另一条游客活动相对较多的丁香谷步道则不显著（p＞0.05）。但在越野环线步道，Simpson多样性指数在3个距离的样方间差异均显著 （p＜0.05），而Shannon-Wiener指数差异普遍表现为不显著，且01，02样方间差距较小。即不同区域的旅游活动对植物群落的影响同样存在差异，但总体上呈现出降低植物群落多样性的趋势。

2.3 旅游活动对植物群落性状的影响

2.3.1 旅游活动对植物群落盖度的影响 以每条样带的03样方作为对照，分别计算01，02样方相对于对照样方的植物群落盖度减少率（表4）。01样方的盖度减少率较大，均超过了50%，且与02样方间存在显著差异（p＜0.05）。丁香谷和杏花沟步道是游客活动强度较高的步道，01样方的盖度减少率大于越野环线，且越野环线中02样方间的植被盖度减少率高于其他两条步道。

2.3.2 旅游活动对植物群落高度的影响 以每条样带的03样方作为对照，分别计算01，02样方相对于对照样方的植被高度减少率。由表5可知，3条步道从道路边缘由近至远，植被高度均呈逐渐增高的趋势。3条步道01样方的高度减少率均高于40%，02样方也均超过20%，其中丁香谷步道两个样方的高度减少率差异显著（p＜0.05）。越野环线01样方高度减少率在3条步道中相对最低，而02样方高度减少率相对较高，且两者差异不显著。

2.3.3 植物区系组成变异度 八达岭森林公园植物区系变异度的计算同样以03样方为对照，计算01，02样方的植物区系组成变异度（表6）。通过对八达岭森林公园3条步道的植物区系组成变异度分析可知，3条步道的植物区系组成变异情况存在差异。旅游活动强度相对较大的丁香谷和杏花沟步道，对植被组成的影响也表现得比较明显；游客活动相对较少的越野环线中，01样方和02样方的植物区系组成变异度水平相近。3条步道的01样方与02样方的植物区系组成变异度均超过50%，且彼此间差异均不显著（p＞0.05）。

2.3.4 植物群落干扰指数 八达岭森林公园3条步道植物群落受旅游活动影响的干扰指数计算结果见表7。对照植物群落干扰指数的5级分类，可以看出3条步道的01样方均处于严重干扰状态，其中越野环线的01样方受干扰程度最轻，比较接近于中度，而丁香谷和杏花沟步道的01样方的受干扰指数均在65%，接近“严重”级别的上限69.99%，有达到“非常严重”的可能。02样方在丁香谷步道和杏花沟步道的受干扰指数均处于轻度水平，3条步道中02样方受干扰最严重的是越野环线步道，略微超出“轻度”的上限39.99%，处于中度干扰水平。

表4 植物群落盖度减少率Table 4 Cover reduction of plant community

表5 植物群落高度减少率Table 5 Height reduction of plant community

表6 植物区系组成变异度Table 6 Change rate of floristic dissimilarity

表7 不同区域、不同样方的植物群落干扰指数Table 7 Index of plant community impacts in different sampling quadrats

3 讨论与结论

研究表明，旅游活动的干扰使步道两侧的植物种类减少，植物多样性指数降低。这可能与步道对地表的硬化和游客的践踏有关。过往研究同样发现，旅游活动的干扰会使得植物种类减少，多样性降低，影响步道两侧植被的自然演替进程[22-25]。同时，不同步道中，旅游活动对植物群落多样性的影响也同样存在差异，但总体来看植物群落多样性指数都随着植物群落与步道间的距离缩短而下降。

总体而言，植物群落平均盖度、高度等性状特征的变化规律同样表现为自远步道向近步道方向逐渐降低，旅游活动显著降低近步道地区自然植物群落的盖度水平及平均高度。3条步道间的变化情况也存在一定差异，这种差异与步道结构、游客活动情况都有一定的关系。在游客活动强度较高的丁香谷和杏花沟步道中，01样方的盖度减少率大于越野环线步道，说明旅游活动强度高的地区步道两侧植被盖度所受影响也较为明显。而在越野环线步道中，02样方的盖度减少率高于其余两条步道，可能原因是访问越野环线的游客更倾向于涉入步道外的区域进行探索，扩大了对环境的影响范围。在过往研究中，旅游活动对植物群落盖度的影响往往比较明显，在一些受旅游活动干扰严重的地区，植被平均盖度减少率甚至接近或达到100%[22,27]；但同样存在无显著影响的情况[6]，这可能与不同区域中植物群落的适应能力和人为干扰性质或程度有关[31]。而由于旅游活动对植物最直接的干扰主要是踩踏，植被受到踩踏后容易发生矮化现象，受干扰的植物群落高度通常都会下降[6,22-24]。

同时，3条步道植物高度的近步道地区的植物区系组成同远步道相比均出现较大变异，在旅游活动强度较高的地区植物区系的变异更加明显，表明旅游活动干扰了八达岭森林公园步道两侧植物群落的结构组成。3条步道01样方及02样方的变异系数间均不显著，能够验证距离步道3m以内，植被受旅游活动影响的程度差异并不明显这一过往研究结果[22-23]。与植物群落盖度变化的原因相似，植物区系组成的变异也可能与植物的适应能力有关[31]，一些对旅游活动干扰敏感的植物可能逐渐减少至消失，耐受程度较高的植物则会保留[22,27]。

同样带中，不同距离的植物群落受旅游活动的影响情况程度存在差异。旅游活动强度较高的丁香谷和杏花沟步道接近步道边缘的植物群落受干扰严重，并有达到非常严重的可能，而距离步道边缘稍远的群落受干扰程度则处于轻度水平。旅游活动强度相对较弱的越野环线步道两个位置的样方受干扰程度都表现为中度，与一些登山者会自行开路踩踏植被的现象有关。综合分析植物群落受旅游活动影响的指标，可见植物群落受影响的范围相对集中，究其原因，旅游活动对植物群落的主要干扰在于践踏、攀折、道路开发与日常维护等[32-33]。这些活动大多集中于限定范围，即步道或步道两侧的游乐活动区域，但在特殊情况下影响范围也会改变，如本研究中的越野环线步道。故此，园区可以通过加强对游客擅离步道等不文明行为的管控、针对游客偏好合理规划、调整旅游线路及步道设计，实现步道的最大化利用等管理措施，间接调控旅游活动的影响程度及范围，以减少对自然生态系统的影响。此外，本研究虽然就游客活动强度对植物群落干扰的影响情况展开了部分讨论，但仍缺少精确的量化，在后续的研究中还需监测不同步道中游客数量及其行为活动特征，以开展更为精确的定量分析。另一方面，本研究仅考察了夏季游客高峰期间，因此在未来需要多角度、精准量化、长期地考虑旅游活动对植物群落的干扰，为园区自然植物群落与生态系统的保护和生态旅游管理提供更多科学依据。

本研究选择八达岭森林公园内的三条主要游览步道开展植物群落调查，分析旅游活动对八达岭森林公园植物群落的影响及其干扰强度变化。结果表明，旅游活动对步道两侧植物群落的多样性、高度、盖度、变异度等指标均产生影响，影响范围相对集中，且影响程度与植物群落距步道的距离明显相关，但不规范的游客活动会扩大影响范围及程度，可以通过加强管理及合理规划等措施间接调控旅游活动对自然环境的影响。