刘静++徐峥++静茹+++彭培好++潘欣

摘要：以四川省崇州市鸡冠山森林公园内不同海拔、不同试验区土壤中的微生物和土壤酶为研究对象，探讨旅游踩踏对鸡冠山森林公园内土壤微生物及土壤酶的影响。结果表明，游客旅游踩踏行为随海拔的升高而减少，土壤微生物中细菌、真菌、放线菌的数量大致呈增加趋势；与之相反，病原指示菌大肠杆菌的数量呈递减趋势。在同一海拔下，游客旅游踩踏行为从无人区、缓冲区至密集区逐渐增加，土壤微生物中细菌、真菌、放线菌的多样性下降，导致数量逐渐减少，病原指示菌大肠杆菌却逐渐增加。由于土壤酶与土壤微生物活动密切相关，研究区土壤中过氧化氢酶、纤维素酶、蔗糖酶、淀粉酶的活性与海拔和试验区表现出明显的相关性。人为活动的增加可影响环境中的微生物数量与土壤酶活性，还可为环境带来病原菌。有必要进一步规范和规划游客活动过程，减少旅游活动对环境特别是微生态环境的影响，实现真正意义的生态旅游。

关键词：旅游踩踏；土壤微生物；土壤酶；鸡冠山；生态旅游

中图分类号： S154文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）02-0398-05

收稿日期：2015-05-26

基金项目：四川省教育厅理工科重点项目（编号：14ZA0069）。

作者简介：刘静（1989—），女，四川成都人，硕士研究生，主要从事土壤生态学研究。E-mail：sodamew@163.com。

通信作者：潘欣，博士，副教授，主要从事林业生态等研究。E-mail：panxin@cdut.cn。生态旅游资源的脆弱性与不可再生性使其极易受外界干扰，且一经破坏便难以恢复。在以可持续发展为理念、保护生态环境为前提、统筹人与自然和谐发展为准则的前提下，以自然环境为基础的生态旅游在如今生态环境日益恶劣的情况下愈发受到大众关注。

土壤微生物在“土壤-土壤微生物-植物”这一生态系统中扮演着重要角色。土壤微生物通过分解动植物残体而参与森林生态系统的能量流动和物质循环，对土壤养分、土壤结构、土壤稳定性、植被生态恢复产生重要影响，有机质转化所需能量的90%以上均来自于微生物的分解作用，为植物提供养分的同时还为预防植物病害提供帮助[1-4]。

土壤微生物及植物根系能够释放各种酶类进入土壤，土壤酶类和微生物一起推动着土壤的代谢过程。土壤酶类作为土壤生态系统的组分之一，是生态系统的生物催化剂，在土壤与物质循环和能量转化过程中起着重要作用，参与包括土壤生物化学过程在内的自然界物质循环，既是土壤有机物转化的执行者，又是植物营养元素的活性库[5]。其活性不仅可以反映土壤中各种生物化学过程的强度和方向，而且对土壤肥力变化具有很强的敏感性和更敏锐的指示作用[6]。

国内外研究表明，旅游活动对土壤有机质、土壤水分、土壤物理性状、植物多样性、景观、土壤流失等方面均产生了严重影响[7-9]，旅游活动中的游客踩踏对土壤生态环境的影响是最为普遍的形式[10-12]。土壤质地、土壤有机质、植被等直接影响着土壤微生物的活性及其多样性[13-14]，因此游客踩踏与土壤微生物、土壤酶之间的关系密不可分。

在生态旅游的大环境下，研究旅游踩踏对土壤微生物数量以及土壤酶活性的影响，以期为保护森林公园生态平衡与生物多样性提供科学依据。通过对四川省崇州市鸡冠山森林公园的土壤进行系统采样，分析土壤中微生物的种类和数量、土壤酶活性，探讨旅游踩踏对土壤微生物以及土壤酶活性的影响，为实现真正意义上的生态旅游提供数据基础。

1材料与方法

1.1研究区概况

鸡冠山国家森林公园位于四川省成都平原西部边缘，崇州市西北隅，东与崇州市苟家乡接壤，南与大邑县毗邻，西与苗基岭雪山相连，北与阿坝藏族、羌族自治州汶川县接壤，背靠终年积雪不化的“四姑娘”山。该森林公园占地 10 800 hm2，森林覆盖率95%，最高海拔可达3 868 m，以其独特的山峰、森林、瀑布、雪山、温泉、云海、大熊猫等自然秀美景观和人文风光著称。森林分布呈现明显的垂直带谱，海拔 3 000 m 以上为高山草甸带、高山杜鹃林带；海拔2 000～2 400 m 为常绿阔叶、落叶阔叶混交林带、冷箭竹海；海拔 2 000 m 以下为常绿阔叶林带、人工柳杉林带、林边竹海。动物资源也极为丰富，有大熊猫、牛羚等国家一级保护动物6种，有小熊猫、红腹角雉等国家二级保护动物27种。由于鸡冠山国家森林公园独特的原始自然风光，目前已吸引了全国各地大量户外爱好者前来登山野营。

1.2供试材料

1.2.1供试土壤土壤于2014年8月采自四川省成都市崇州鸡冠山森林公园旅游区，根据游客登山线路，分别于山顶（海拔2 020 m）、山腰（海拔1 880 m）、山脚（海拔1 712 m）进行采样，其中每种海拔又分为密集区（离游道1.5～2.5 m处）、缓冲区（离游道边50～80 m处）、无人区（人未踏及）。采样深度为0～5 cm，随机布点，每次取500 g土壤混匀，用自封袋存于4 ℃冰箱中保存备用。

1.2.2培养基细菌培养采用牛肉膏蛋白胨培养基：牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 5 g、琼脂15～20 g、水1 000 mL，pH值为7.4～7.6，于121 ℃高压蒸汽灭菌20 min。

真菌培养采用PDA培养基：马铃薯200 g、蔗糖20 g、琼脂15～20 g、水1 000 mL，pH值为自然。马铃薯去皮，切成块煮沸30 min，然后用纱布过滤，再加上糖和琼脂，溶化后补足水至1 000 mL，于121 ℃高压条件下蒸汽灭菌20 min。

放线菌采用高氏Ⅰ号培养基：可溶性淀粉20 g、KNO3 1 g、NaCl 0.5 g、K2HPO4·3H2O 0.5 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、0.01 g/mL的FeSO4·7H2O储备液1 mL、琼脂15～20 g、水 1 000 mL，pH值为7.4～7.6，于121 ℃高压蒸汽灭菌20 min。

大肠杆菌采用伊红美蓝培养基：蛋白胨10 g、乳糖10 g、磷酸氢二钾2 g、琼脂20～30 g、2%伊红水溶液20 mL、0.5%美蓝水溶液13 mL、蒸馏水1 000 mL。琼脂加至900 mL蒸馏水中，加热溶解后加入磷酸氢二钾及蛋白胨，混匀使之溶解，再以蒸馏水补足至1 000 mL，调整pH值至7.2～7.4。趁热用脱脂棉或绒布过滤，再加入乳糖，混匀后定量分装于烧瓶内，置于高压蒸汽灭菌器内于115 ℃灭菌20 min。

1.3方法

土壤微生物的测定参照《微生物实验指导》[15]、《土壤微生物研究原理与方法》[16]。细菌、放线菌、真菌、大肠杆菌均采用稀释平板法，每个体积分数重复3次。细菌、大肠杆菌于37 ℃下培养16～24 h；真菌于28 ℃下培养3～5 d；放线菌于28 ℃下培养5～7 d。培养完成后对其进行观察、拍照、计数。

土壤微生物的测定参照《微生物实验指导》[17]，土壤过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法测定，其活性以培养24 h后 1 g 风干土壤中NH+-N的质量（mg）来表示；纤维素酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，其活性以培养72 h后1 g风干土壤中葡萄糖的质量（mg）来表示；蔗糖酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，其活性以培养24 h后1 g风干土壤中葡萄糖的质量（mg）来表示；淀粉酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，以24 h内淀粉酶分解生成麦芽糖的质量（mg）表示淀粉酶活性的大小。

采用Excel软件对所得数据进行整理与统计，在此基础上利用SPSS统计软件对数据进行相关性分析。

2结果与分析

2.1旅游踩踏对土壤中微生物数量的影响

2.1.1土壤中微生物的总数量鸡冠山森林公园土壤中三大类微生物的数量分析结果表明，不同海拔、不同试验区土壤中的细菌、真菌、放线菌数量出现明显差异（图1）。低海拔地区土壤受踩踏作用的影响明显高于高海拔地区，而游道旁的密集区土壤受踩踏作用的影响明显高于缓冲区，更高于无人区。通过绘制不同海拔、不同试验区、不同微生物的数量分布图，可清晰显示旅游踩踏对微生物数量的影响。SPSS统计软件可对数据进行双因素方差分析，有助于进一步分析不同海拔、不同区域对微生物数量的影响（表1）。

土壤微生物数量分析结果表明，细菌总数为1.75×106 CFU/g，真菌总数为7.26万CFU/g，放线菌总数为 3.88万CFU/g。总体表现出细菌数量最高且占绝对优势，真菌数量次之，放线菌数量最少（图1）。

表1海拔及试验区与土壤微生物数量之间的Pearson相关系数

相关因子微生物总数细菌真菌放线菌大肠杆菌海拔0.4070.4100.007**0.1570.045*试验区0.2150.2240.1440.1180.044*注：“*”“**”分别表示在0.05、0.01水平下显著相关。下表同。

土壤微生物的总数量随海拔的增加大致呈增加趋势。海拔2 020 m土壤微生物的数量最高，达到了10.44×105 CFU/g；海拔1 880 m土壤微生物的总数量为4.36×105 CFU/g；而海拔1 712 m土壤微生物的总数有少量增加，其数量为3.77×105 CFU/g。

在同一海拔下，微生物的数量受游客踩踏的影响明显。整体来看，无人区微生物总数量明显多于缓冲区，而缓冲区微生物总数量略多于密集区，其中高海拔（2 020 m）无人区的微生物总数尤为凸出（图2、图3）。

2.1.2土壤中细菌的数量变化土壤三大类微生物中细菌的数量和种类最多，占有绝对优势，因此细菌的分布情况与三大类微生物总量的分布情况相似（图4）。土壤细菌的数量随海拔的增加呈增加趋势。海拔1 712 m不同试验区土壤细菌的总数量为3.68×105 CFU/g，占本研究中微生物总数量的94%；而海拔1 880 m土壤细菌的总数有少量增加，达到 3.88×105 CFU/g，占微生物总数量的89%；海拔2 020 m不同试验区土壤微生物的数量最高，达到9.91×105 CFU/g，占微生物总数量的96%。无人区细菌数量明显多于缓冲区，而缓冲区细菌数量略多于密集区，以海拔2 020 m无人区细菌数量最为明显，达到7.78×105 CFU/g。

2.1.3土壤中真菌的数量土壤中真菌数量的分布见图5，1 712 m低海拔地区土壤中的真菌数量（0.33万CFU/g）较少，明显低于1 880、2 020 m高海拔地区土壤中的真菌数量（3.55万、3.36万CFU/g）。不同试验区的真菌数量呈现出与细菌相似的特征，其数量依次由密集区、缓冲区、无人区呈逐渐增加的趋势。相关性分析表明，海拔对真菌数量的影响极其显著（P<0.01），但试验区对真菌数量无明显影响。

2.1.4土壤中放线菌的数量土壤中放线菌数量的分布见图6，海拔1 712 m土壤中放线菌的数量最低，其总数达到067万CFU/g；海拔1 880 m土壤中放线菌的数量居中，其总数为1.23万CFU/g；海拔2 020 m土壤中放线菌的数量最高，高达1.98万CFU/g。不同试验区放线菌的数量仍呈由密集区、缓冲区、无人区逐渐增加的趋势。

2.1.5土壤中大肠杆菌的数量为进一步考虑人为活动对土壤微生物的影响，对土壤中大肠杆菌的数量进行分析（图7）。土壤中大肠杆菌的数量受人类活动的影响同样明显，其总数随海拔的增加依次降低，并由密集区、缓冲区、无人区呈依次降低的趋势。海拔1 712 m密集区土壤中大肠杆菌的数量最高，为6.78万CFU/g；而海拔2 020 m无人区大肠杆菌的数量最低，仅为0.25万CFU/g。相关性分析表明，海拔和试验区对大肠杆菌数量均有显著影响（P<0.05）。

2.2旅游踩踏对土壤中酶活性的影响

土壤酶在生态系统中具有重要地位，其主要来源于土壤

微生物活动、植物根系分泌物、动植物残体腐解过程中释放的酶，它参与了包括土壤生物化学过程在内的自然界物质循环，是土壤新陈代谢的重要因素[18-19]。对不同海拔、不同试验区的土壤酶活性进行对比及相关性分析（表2），有助于进一步解释踩踏对酶活性的影响。

表2海拔及试验区与土壤酶活性之间的Pearson相关系数

相关因子过氧化氢酶纤维素酶蔗糖酶淀粉酶海拔0.024*0.024*0.010**0.050*试验区0.028*0.003**0.008**0.079

2.2.1过氧化氢酶过氧化氢酶主要来源于细菌、真菌、植物根系的分泌物。过氧化氢是生物呼吸过程中有机物发生生物化学氧化反应而产生的，其积累会对生物和土壤产生毒害作用，而生物体和土壤中的过氧化氢酶能酶促过氧化氢分解为水和氧，从而解除过氧化氢的毒害作用[20]。鸡冠山森林公园海拔1 712 m土壤过氧化氢酶活性的变化并不明显，但仍可看出海拔2 020 m处土壤过氧化氢酶活性最高，海拔 1 880 m 处次之，海拔1 712 m处最低（图8）。土壤中过氧化氢酶的活性与海拔显著相关（P<0.05），且与不同试验区显著相关（P<0.05）。

2.2.2纤维素酶纤维素酶是碳素循环过程中一个非常重要的酶。鸡冠山森林公园海拔2 020 m处土壤纤维素酶活性均高于海拔1 880、1 712 m处。在不同区域中，密集区土壤纤维素酶活性最低（图9）。土壤纤维素酶活性与分解纤维素的细菌、真菌的活动高度相关。

2.2.3蔗糖酶蔗糖酶主要来源于微生物、动植物残体、植物根系。鸡冠山森林公园海拔2 020 m处土壤蔗糖酶活性普遍高于海拔1 880、1 712 m处（图10），该特点与过氧化氢酶、纤维素酶活性的研究结果一致。相关性分析表明，海拔、不同试验区均与蔗糖酶活性极显著相关（P<0.01）。

2.2.4淀粉酶淀粉酶是催化淀粉水解的一类酶，普遍存在于动植物体内和微生物中。在微生物作用前期，淀粉酶活性对土壤中碳素的转化过程、土壤中植物生物学特性的研究具有重要意义。淀粉酶很大一部分由土壤中微生物分泌，因此淀粉酶活性常作为土壤微生物生长和活性的指标。研究区淀粉酶的活性与海拔显著相关（P<0.05），但试验区对淀粉酶的活性无显著影响。

3结论与讨论

本试验结果表明，在三大类微生物的数量上，细菌占绝对优势，真菌次之，放线菌最少，表明细菌对该土壤的适应性强，而真菌、放线菌次之。土壤微生物总数，细菌、真菌、放线菌的数量均随海拔的升高而增加，土壤中过氧化氢酶、纤维素酶、蔗糖酶、淀粉酶的活性也呈增高趋势。高海拔地区地势更加陡峭，旅游者数量更少，对土壤的踩踏程度更轻；另外，高海拔地区植被群落更丰富，地表凋落物更多。以上因素共同作用使土壤微生物数量、土壤酶活性增加。在同一海拔下，土壤微生物、细菌、真菌、放线菌数量均由无人区、缓冲区至密集区逐渐减少，土壤中过氧化氢酶、纤维素酶、蔗糖酶、淀粉酶活性逐渐降低。密集区旅游者活动范围非常集中，踩踏强度较大，土壤腐殖层消失，土壤厚度减少导致土壤板结，植物难以生长而形成裸地，土壤有机物分解速度加快，土壤微生物失去了赖以生存的养分，导致微生物活性降低、数量下降[21-22]。

大肠杆菌是人和动物重要的肠道共生菌，同时也是环境污染指示菌。大肠杆菌主要附着于人类或动物的肠道中，经由消化道和呼吸道传染，在登山过程中藉由人类的不文明行为等得以在土壤中停留。由于密集区旅游人数众多，人为活动增加，踩踏所带的病原指示菌逐渐增强；而缓冲区至无人区地段人迹罕至，踩踏所带的大肠杆菌数量逐渐变少。大肠杆菌数量随海拔的升高呈降低趋势，各海拔下均表现为密集区>缓冲区>无人区。

土壤微生物多样性代表着微生物群落的稳定性，对植物生长发育、群落演替具有重要作用。土壤微生物在保护濒危植物、恢复退化植被、修复被污染土壤方面发挥着巨大职能[23-26]。旅游者在旅游过程中产生的游览痕迹对于土壤三大类微生物数量的影响，将导致土壤微生物区系的改变，从而使植物种群减少、生态环境被破坏。须进一步规范和规划游客活动过程，减少旅游活动对环境特别是微生态环境的影响，实现真正意义的生态旅游。

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