行人踩踏对地被植被和土壤的影响

-1-第1章引言1.1研究背景及意义随着经济的发展和人民居住环境的持续改善，人们对周边的居住环境特别是在园林绿化中提出了更高的要求。园林绿化植物的高效配置，不仅仅能够美化居住区的环境，而且还能够满足人们对环境的观赏需求，更能够达到增加生态效益REF_Ref32639\r\h[1]。胜利公园作为城区核心绿地，每日接待大量游客，频繁的人为踩踏对地被植被和土壤环境造成了明显影响。随着城市化进程加速和居民休闲需求增长，公园游客量持续攀升，踩踏干扰日益加剧，这不仅导致地被植物覆盖度下降、物种组成简化，还可能通过改变土壤物理性质和化学特性进一步影响植被生长和更新。系统研究行人踩踏对胜利公园地被植被和土壤的影响，有助于揭示城市公园生态系统对人为干扰的响应机制，为制定科学合理的公园游憩管理策略提供理论依据。为提高开放性公园绿化养护管理水平，分析了养护管理中存在的养护理念落后、养护制度缺失、养护资金短缺及养护人员能力不足等问题，提出了树立绿化养护理念、完善绿色养护制度、保障资金投入及强化养护人员专业能力等改善策略。REF_Ref32639\r\h[2]。此外，研究成果还可为城市绿地系统的可持续管理、植被恢复技术应用以及适应性强的地被植物选择提供科学参考，对提升城市生态系统服务功能和韧性具有重要实践意义。1.2国内外研究现状植被踩踏造成的影响一直是生态保护领域的重要课题，已引发国内外众多学者的关注。大量实验研究表明，人类活动引发的踩踏行为会通过各种形式对植物群落结构和生态系统功能产生持续性影响，这种影响在热门旅游地区也景点表现得尤为明显其中人为践踏最为严重REF_Ref32639\r\h[3]。在国内的生态学研究中，学者们通过对典型区域的对比实验得到了踩踏效应的作用机制。梁佳宁等提出游客等旅游践踏对植被的影响主要体现在2方面，直接机械性伤害，如压扁植物地上部分，摘折或者损伤植物茎秆、枝叶；通过影响土壤的性质间接影响植物的生长，如践踏会压实土壤，导致土壤板结，或者改变土壤的理化性状，从而影响植物的生长。践踏强度不一样，对植被的影响也不同REF_Ref32655\r\h[4]。滇西北高寒草甸区的实践观测显示，当踩踏达到一定强度时，草甸群落盖度明显下降，下降幅度可达37.2%，植物平均高度也减少36%。而且，不同草甸类型表现出的耐受显著性不同，例如嵩草草甸的恢复会比禾草草甸高出1.8倍。张家界国家公园的长期观测数据说明了次生效应的存在，游客集中区域的土壤脲酶活性和微生物量碳显著下降，这种生化指标的改变直接导致土壤有机质年流失量增加。部分先锋植物展现出进化适应特征，如鹅观草的根系抗压强度提升至普通植株的2.3倍，但这种形态学调整往往以牺牲繁殖能力为代价，其种子千粒重明显下降REF_Ref32655\r\h[5]。国外生态学者的研究结果。新西兰南岛的山地生态系统研究，体现出徒步路径周边20cm表土的容重值较原始状态明显增加，直接导致冷杉幼苗存活率急速下降[REF_Ref32655\r\h6]。美国黄石公园的调查结果显示，游客密集区的土壤侵蚀模数达到326t/km²·a，是未经侵蚀土壤的二倍以上，这种侵蚀效应与土壤有机质含量降幅形成恶性循环。微生物群落分析更具警示作用，持续踩踏使土壤中丛枝菌根真菌的生物量降低，这种关键种群的减少将导致生态系统物质循环速率下降REF_Ref32655\r\h[7]。第2章研究方法2.1研究区域与样本选择2.1.1研究区域张家口市胜利公园作为典型城市生态系统，位于张家口市桥东区中心地带，占地面积达32.5公顷，始建于1956年，是该市历史最悠久、规模最大的综合性公园。公园地处温带半干旱大陆性季风气候区，年平均气温8.3℃，年降水量约380毫米，降水多集中在6-8月，干旱季节较长，相对湿度较低。园内地形以平缓为主，东高西低，局部设有人工造景形成的小型山丘和水体，海拔在770-795米之间。土壤类型主要为城市褐土，表层为20-30厘米厚的人工改良土壤，pH值在6.8-7.5之间，有机质含量2.5-3.8%。植被覆盖率约75%，形成了完整的垂直结构，乔木层主要有国槐、银杏和白蜡等；灌木层包括连翘、丁香和小叶黄杨；地被植物主要分布有早熟禾、狗牙根和白三叶等。公园每年接待游客量超过120万人次，平均日客流量约3500人，节假日期间单日游客量可达12000人以上，游客活动强度存在明显的时空差异，为研究不同踩踏强度对植被和土壤的影响提供了理想的实验条件。2.1.2取样点选择图2.1取样点位置根据行人踩踏强度梯度原则，本研究在胜利公园内设置了五个典型取样点。取样点一（P1）位于鸽子孔雀笼附近，紧邻道路边缘0m处，该区域游客密度高，观赏活动频繁，游人常不经意踏出规划路径，导致此处形成显著的高强度踩踏带。取样点二（P2）设置于中心广场附近距离道路2m处，作为多条主要游览路径的交汇点，且有定期文化活动（如合唱团排练）在此进行，呈现中高强度的踩踏状态。取样点三（P3）位于园区主要入口通道旁，距路缘4m处设置样方，此区域在客流高峰期出现明显的人流溢出现象，部分游客为避开拥挤人群而选择横穿草地，形成间歇性中等强度踩踏。取样点四（P4）选择在P3后方距离道路6m的位置，该区域与主要游憩路线保持一定距离，行人活动频率较低，仅呈现轻微踩踏特征。取样点五（CK）设置在远离人行道的区域距离20m处，通过前期观察确认无游客踏入痕迹，可作为无干扰对照样点，为研究提供基准数据。2.2实验设计本研究设计了系统性的梯度对比实验，以量化评估不同踩踏强度对地被植被和土壤特性的影响。在每个取样点设置三个重复的1m×1m样方，确保数据的可靠性和代表性。植被调查采用标准生态学方法，首先对样方内植物种类进行详细记录与鉴定，统计各物种的个体数量，计算物种丰富度和Shannon多样性指数。植物高度测量采用精确卷尺，从植株基部至顶端自然伸展处测量，每样方随机选取30株优势种测量并计算平均值（cm）。植被密度通过样方内个体总数与样方面积的比值确定（株/m²）。植被覆盖度采用目测结合垂直针刺法，在样方内设置25个系统采样点，记录植被与裸露土壤的比例，以百分比表示。土壤参数测定遵循国家标准方法，容重测定使用环刀法（100cm³），采集原状土样在105℃烘干至恒重后计算单位体积干土质量（g/cm³）。土壤含水量通过烘干法测定，取10g风干土样在105～110℃条件下烘干至恒重，按照(湿土重−干土重)/干土重×100%计算。土壤孔隙度采用浸水法，将环刀土样完全浸水6小时后，按(浸水后土重−干土重)/环刀容积×100%计算总孔隙度。土壤养分检测采用光谱分析技术，使用土壤养分快速检测仪测定全氮、有效磷和速效钾含量，为探究踩踏对土壤肥力的影响提供基础数据。所有实验数据重复测量三次取平均值，确保实验结果的准确性和科学性。2.3计算方法根据布兰迪（Brady）在1990年提出的一般践踏情况下的土壤容重变化范围，主要涉及土壤物理学中的土壤密度变化。土壤容重是指单位体积土壤（包括孔隙）的干重，通常以g/cm³为单位。土壤容重的变化可以反映土壤结构的变化，进而影响土壤的通气性、透水性和根系生长等。计算土壤紧实度(SoilCompactionIndex,SCl):SCI=BDtBDc容重增加率在20%以下为轻度踩踏，20%-30%为中度踩踏，30%以上为严重踩踏。第3章踩踏对地被植物和土壤的影响3.1踩踏对胜利公园植被的影响3.1.1踩踏对胜利公园植被种类的影响结果如表3.1REF_Ref4325\h所示，在受踩踏最严重的P1样点，地被植物已完全消失，裸地化现象明显；而随着踩踏强度的降低，植被状况逐渐改善。植物物种丰富度呈现明显的递增趋势，从P2的2种增加到对照区CK的7种，说明高强度踩踏导致了物种多样性的大幅降低。各样点中羊草作为优势种均有分布（P1除外），但其数量从P2的197株递增至CK的550株，植株高度也从6cm增加到24.5cm，表明踩踏不仅影响植物数量，也显著抑制了植物的垂直生长。植被总体密度随踩踏强度减弱而增加，CK区域密度高达147.5%，超过其他所有取样点。特别值得注意的是，针茅和紫花苜蓿仅在无踩踏区域出现，表明这些物种对人为干扰极为敏感。植被覆盖度从P1的0%到CK的124%呈现递增趋势，CK区域覆盖度超过100%反映了植物叠生现象和多层次结构。表3.1植被调查数据分析取样点编码覆盖植被种类植被丰富度高度/cm密度/%覆盖度/%P1无植被0000P2羊草19769574匍茎委陵菜252.8412.5P3羊草38612.959480匍茎委陵菜523.4313车前13.80.4蒲公英27.80.5P4羊草47219.349389匍茎委陵菜647.8813车前24.350.4蒲公英319.60.6苦卖菜114.30.2CK羊草55024.597124匍茎委陵菜8510.818车前86.50.8续表3.1植被调查数据分析取样点编码覆盖植被种类植被丰富度高度/cm密度/%覆盖度/%蒲公英1026.51.2苦卖菜518.50.5针茅903220紫花苜蓿302510图3.1踩踏对胜利公园优势种植被数量的影响3.1.2踩踏对胜利公园植被生长状况的影响从图中可以清晰地看到，不同取样点优势种植被的平均高度呈现出明显的梯度变化。P1点植被平均高度为0cm，这可能是由于该区域距离道路极近，长期受到高强度的踩踏，导致植被难以生长，甚至无法存活，完全破坏了植被的生长环境。P2点植被平均高度仅为6cm，相较于其他点明显偏低。该区域可能也受到道路带来的较大干扰，如行人踩踏等，使得植被生长受到抑制，无法达到正常的生长高度。P2至P4区域的植被高度呈现明显的增长趋势，从P2区域的约6厘米增长到P4区域的约12厘米。这种梯度变化表明，踩踏强度与植被垂直生长存在显著的负相关关系，即踩踏强度越大，植被高度越低。图中陡峭的上升曲线反映了一旦减轻踩踏压力，植被具有较强的高度恢复能力，这对制定公园植被保护和管理措施具有重要的参考价值。图3.2踩踏对胜利公园优势种植被平均高度的影响3.2踩踏对胜利公园土壤的影响3.2.1踩踏对胜利公园土壤物理性质的影响土壤容重方面，从对照区CK的1.08g/cm³逐渐增加到踩踏区P1的1.50g/cm³，增幅达38.9%，表明踩踏导致土壤严重压实。与此同时，土壤孔隙度呈现相反的变化趋势，从CK区域的67.82%显著降低至P1区域的50.13%，减少了约26.1%，这直接影响了土壤通气性和渗透性。土壤含水量虽然变化幅度较小，但仍呈现出随踩踏强度增加而减少的趋势，从CK的14.32%降至P1的13.44%。这一结果揭示了频繁的人为踩踏会导致土壤结构遭到破坏，颗粒间隙减少，使土壤变得更为紧实。土壤容重的增加直接影响了土壤的通气性、渗透性和持水能力，进而制约植物根系的正常生长和发育，最终导致植被覆盖度和多样性的降低，形成恶性循环。表3.2踩踏对胜利公园土壤物理性质的影响取样点编码容重g/cm³含水量%孔隙度%CK1.08±0.03e14.32±0.33a67.76±1.23aP11.50±0.02a13.45±0.33b50.33±0.61dP21.45±0.01b13.60±0.35b51.82±1.09dP31.31±0.02c13.71±0.31ab56.50±1.37cP41.13±0.02d13.82±0.33ab61.54±1.34b3.2.2踩踏对胜利公园土壤化学性质的影响图3.3清晰展示了踩踏强度与土壤磷含量之间的显著负相关关系。数据表明，随着踩踏强度的减弱，土壤有效磷含量呈现明显的上升趋势，从踩踏区P1的4.39ppm逐渐增加至对照区CK的13.74ppm，增幅高达213%。这种梯度变化反映了频繁的人为踩踏对土壤养分循环的显著抑制作用，可能是由于踩踏导致的土壤压实降低了微生物活性，抑制了有机质分解和磷素释放过程，同时也可能影响了植物根系对磷的吸收与分泌能力。这一发现表明，过度踩踏不仅改变了土壤物理结构，还通过影响养分循环进一步限制了植被的生长潜力。P1到P4土壤中有效氮、有效磷、有效钾的含量程增加趋势，有效氮从7.6到10.8ppm、有效磷从4.39到12.34ppm、有效钾从62.5到114.9ppm，这可能是因踩踏减少后有机质分解或微生物活动增强。实验结果可知，踩踏会导致氮、磷、钾等养分出现流失或积累的情况。养分含量的变化直接影响植物的生长，氮素不足会导致植物叶片发黄、生长缓慢，磷素缺乏会影响植物的开花结果，钾素缺失则会使植物的抗逆性降低。根据显著性分析可以看出，行人踩踏的强弱对公园土壤具有严重影响。土壤容重随着行人踩踏的强度呈增加趋势，孔隙度、含水量和有效氮磷钾含量随着行人踩踏强度的增加呈显著下降。表3.3踩踏对胜利公园土壤化学性质的影响取样点编码有效氮ppm有效磷ppm有效钾ppmCK12.92±0.38a13.73±0.47a126.59±2.80aP17.66±0.33e4.39±0.24e62.46±3.15dP28.88±0.34d7.55±0.43d67.10±3.10dP39.79±0.33c8.65±0.32c89.55±4.55cP410.81±0.37b12.33±0.42b114.90±5.40b3.2.3胜利公园土壤踩踏分级行人踩踏对土壤紧实度的影响显著且呈现出明显的规律性。以CK为参照，当观察靠近路边的P1与P2时，土壤紧实度增加率分别达38.88%和34.25%，属严重踩踏。这是因路边人流量大，频繁的踩踏如同给土壤施加持续的机械压力，使得土壤颗粒相互挤压、排列紧密，孔隙大幅减小。如此一来，土壤通气性与透水性急剧下降，植物根系会因缺氧而生长受阻，土壤微生物群落也会因环境改变而失衡，进而影响到养分转化与分解等生态过程，对土壤生态系统功能破坏较大。再看P3土壤紧实度增加率为21.29%，属中度踩踏。随着与路边距离增加，人流量减少，踩踏频率降低，对土壤结构的破坏程度也随之减轻，土壤紧实度的增加幅度相对变小，生态影响程度有所缓和。而P4土壤紧实度增加率仅0.46%，属轻度踩踏。此处因距离更远，行人踩踏作用微弱，土壤紧实度基本接近自然状态，对土壤生态系统的干扰较小，植物与土壤微生物受影响程度低，生态功能得以较好维持。表3.4胜利公园土壤踩踏分级样地编码土壤紧实度增加率/%踩踏程度P138.88严重踩踏P234.25严重踩踏P321.29中度踩踏P40.46轻度踩踏CK0无踩踏第4章讨论4.1行人踩踏与道路关系距离道路越近踩踏现象越明显，对植被和土壤造成的影响越大，同时，在人流量大的区域，踩踏造成的影响同样显著，主路过窄导致人流拥堵，行人被迫进入两侧绿地，无法分散人流，加剧局部踩踏压力。胜利公园应建立全方位多层次的引导标识系统，减少游客对非游览区域的踩踏。在园区五个主要入口处安装1.8米高的总平面导览图，采用彩色区块标注不同功能分区及活动强度建议，并用醒目红线标记推荐游览路线REF_Ref32655\r\h[8]。沿主要游览步道每50米设置一处指示牌，高度控制在1.2米，采用仿木质感环保复合材料制作，标注距离信息及周边景点方位。针对高踩踏风险区域P1和P2，设置30厘米高的草坪保护警示牌，间距不超过8米，标牌上印制植被受损实景照片对比，增强警示效果REF_Ref32655\r\h[9]。在生态敏感区域边缘安装40厘米高的柔性防护绳索，颜色选择深棕色或深绿色以融入自然环境。园区重要节点处设置10处二维码解说牌，游客扫码可获得该区域植物种类、生态价值及保护状况等数字化信息。标识系统采用统一的视觉设计语言，主色调为公园系统中的森林绿，辅以木质纹理，提升整体美观度。所有户外标识采用防紫外线材料制作，确保三年内不褪色变形，并进行疏水防污处理，便于清洁维护。管理部门每季度对全园标识进行一次全面检查，发现损坏及时修复，确保信息准确及时更新REF_Ref32655\r\h[10]。基于踩踏梯度研究数据，胜利公园游园路线优化应采取分区管控策略。将高踩踏风险区P1鸽子孔雀笼周边原有1.5米宽步道拓宽至3米，采用透水性彩色陶瓷颗粒路面，硬度适中且不影响雨水下渗，路面颜色选择淡黄色以区别于草地。中踩踏区P2中心广场周边应新增8处总面积达120平方米的观景平台，采用木塑复合材料铺设，平台呈不规则形状分布，打破线性行进路径，引导游客在硬质铺装区驻足。主要人流通道应采用"环形+放射状"结构重新规划，形成封闭循环，避免游客为寻找目的地而穿越草坪REF_Ref32655\r\h[11]。路网密度控制在40-60米/公顷，确保任意位置到硬质铺装区的距离不超过30米。针对调查中发现的P3区"潜在穿行带"，增设1.2米宽辅助步道，路面材质选择碎石混合草坪，兼顾通行功能和生态渗透性。游步道两侧50厘米范围内栽植高度30-40厘米的矮灌木带，如小叶黄杨或金叶女贞，形成柔性边界，阻止游客脱离步道REF_Ref32655\r\h[12]。4.2行人踩踏后的植被与土壤修复措施针对不同踩踏强度区域，胜利公园植物补种工作应采取差异化恢复策略。P1高强度踩踏区容重1.50g/cm³需进行全面土壤改良，采用机械松土至25厘米深度，每平方米添加5公斤有机质和1公斤生物炭，降低土壤容重至理想状态1.10-1.20g/cm³。主要补种抗踩踏能力强的羊草，种植密度为450-500株/平方米，搭配匍茎委陵菜作为地表覆盖，比例为4:1。P2中高踩踏区域采用穴盘补种法，每平方米开设25个直径8厘米、深12厘米的种植穴，填入营养土与原土1:1混合基质，种植羊草300株/平方米和车前30株/平方米，增强地表覆盖多样性REF_Ref32655\r\h[13]。P3中度踩踏区采用草坪加强法，在现有植被基础上补播狗牙根和白三叶混合草种，播种量为30-35克/平方米，提高植被密度和抗踩踏能力REF_Ref32655\r\h[14]。P4轻度踩踏区进行选择性补种，增加紫花苜蓿和针茅等原生物种，提升生物多样性REF_Ref32655\r\h[15]。第5章结论本研究通过对胜利公园不同踩踏强度区域的地被植被与土壤特性调查，揭示了行人踩踏对城市公园生态系统的多维度影响。研究发现踩踏干扰显著降低了植物物种多样性，高强度踩踏区域植被完全消失，而中低强度踩踏区域则呈现梯度变化，表现为植被覆盖度、高度、密度随踩踏强度增加而显著降低。特定植物如羊草和匍茎委陵菜表现出较强的抗踩踏能力，而针茅和紫花苜蓿则对踩踏高度敏感。踩踏对土壤理化性质产生了明显影响，主要表现为土壤容重增加、孔隙度下降，通气透水性能降低，同时土壤养分含量也随踩踏强度增加而减少，形成土壤退化与植被退化的恶性循环。基于这些发现，提出了设置科学引导标识、优化游园路线分流人流、差异化植被补种与土壤改良等保护修复措施。研究结果表明，人为踩踏干扰对城市公园生态系统稳定性存在阈值效应，超过一定强度将导致生态系统功能显著退化。本研究为城市公园的科学管理提供了理论支持，对实现游憩功能与生态保育的平衡具有重要实践意义，同时也为其他城市绿地系统的可持续管理提供了参考依据。未来研究应关注生态系统在踩踏干扰后的恢复动态过程，并探索更具成本效益的植被修复技术REF_Ref32655\r\h[16]。参考文献王爱丽.园林绿化工程中的植物配置分析[J].中国林副特产,2022(06):99-100+104.马清.探讨开放性公园绿化养护管理策略[J].现代园艺,2018(11):184-185.吴楠,陈庆伟,薛晟岩.沈阳市公园黄土裸露现状调查及分析[J].黑龙江农业科学,2020(11):69-72.梁佳宁,马亚云,刘洋,等.旅游活动对森林公园植被影响的研究[J].农业与技术,2020,40(12):46-49.赵鸿怡,熊万友,岳海涛,等.退化梯度上滇西北高寒草甸植物地上形态及生物量变化特征[J].生态学报,2020,40(16):5698-5707.\t"/kcms2/article/_blank"HikaruKomatsu;\t"/kcms2/article/_blank"AyumiKatayama;\t"/kcms2/article/_blank"ShigekiHirose;\t"/kcms2/article/_blank"AtsushiKume;\t"/kcms2/article/_blank"ShigeruOgawa;\t"/kcms2/article/_blank"KyoichiOtsukiReductioninsoilwateravailabilityandtreetranspirationinaforestwithpedestriantrampling.Journal

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