本研究以内蒙古京二线以西地区荒漠草原区域为依托，分析当地旅游开发对土壤有机质以及养分含量的影响。测试地区位于荒漠草原南北部之间，含有若干径流较小的沟谷。该地区属堆积地形，堆积物包含风沙以及沉积物等^[12]。荒漠草原中部则受古地理的影响，属构造剥蚀地形。

该荒漠草原地形较为开阔，整体地势呈南高北低的趋势，高程在1 485~1 762 m的范围内，平均海拔1 577 m。受水文、地理以及气候等因素的影响，荒漠草原的中部为高平原、南部与北部均为低缓丘陵，且整体呈现为向北倾斜的趋势，局部地区伴有沙地等地貌，如图 1所示。

如图 1所示的荒漠草原研究区域整体占地面积约为1 152 km²，南北跨度约为32 km，东西跨度约为36 km。其中，可利用的草场面积约为总研究区域的41%。

该荒漠草原研究区域属于典型的温带干旱大陆性气候，冬季较冷、夏季较热，呈现出年温差较大的特点。根据当地的历史气象数据分析，该地区的气候特征如表 1所示。

如表 1所示，研究区域无论是气温还是降水的年际波动均比较大，在夏季是优良的旅游避暑地，在冬季则不适宜旅游活动。本研究将针对这一特性，模拟荒漠草原的旅游开发情况。

研究区域的荒漠草原受到温带气候的影响，基本为多年生草本植物的植被类型。根据植物的功能群类型，本研究将研究区的植被划分为一二年生草本、灌木和半灌木、多年生杂类草、多年生禾草4个群落，分别如表 2所示。

如表 2所示，研究区域的荒漠草原植被多为C₃光合型、少数为C₄光合型的植被，两者的主要生长时间均为6至9月份^[13-14]。通过光合作用将碳固定为有机物质，并通过根系活动将养分归还给土壤。其中，C₃植物在温和的气候条件下具有较高的光合效率，而C₄植物则能在干旱或高温环境下维持较高的光合速率。植被的多样性和不同类型植物的光合作用特性共同影响了土壤的有机质及养分含量，使得土壤能够保持一定的肥力和生态功能^[15-16]。这种植被特征对于荒漠草原生态系统的稳定性和可持续发展具有重要意义。

在实验开始前，本研究对研究区域的初始土壤特征进行了测定。该研究区域主要为栗钙土的土壤类型，呈现出轻微砾质化的特征，质地多为砂壤土、轻壤土，整体养分含量较低^[17]。具体的土壤特征参数如表 3所示。

在本次测定中可以发现，研究区域土壤的有机质和养分含量均呈现逐渐减少的趋势，且腐殖质积累作用和钙化作用较强烈。首先，土壤的有机碳含量在11.2~22.63 g/kg之间，显示出该区域土壤有机质的含量相对较低。这可能是荒漠草原的气候条件较为干燥，植被覆盖度有限，导致有机物质的输入量较少^[18-19]。同时，由于土壤质地多为沙壤土和轻壤土，这些土壤类型的保水保肥能力相对较弱，也可能进一步限制了有机质的积累。

其次，土壤的全氮、全磷和全钾含量分别在1~2.7 g/kg、0.2~0.4 g/kg和15~25 g/kg的范围内，这些数值相对较低，表明土壤中的养分含量有限。这可能是该地区气候条件、植被类型以及土壤本身特性综合作用的结果。在干旱的荒漠草原环境中，养分的循环和再利用可能受到限制，同时土壤中的养分也可能通过淋溶、挥发等途径损失。

此外，土壤的腐殖质积累作用和钙化作用较强烈。腐殖质是土壤有机质的主要组成部分，但由于研究区域的气候和土壤条件，腐殖质的积累可能受到限制。而钙化作用则可能导致土壤中的钙离子浓度增加，从而影响土壤的结构和性质。这种作用可能会进一步降低土壤的保水保肥能力，使得有机质和养分的含量更加有限。

综上所述，研究区域的栗钙土中有机质及养分含量相对较低，这主要是由于干旱的气候条件、有限的植被覆盖以及土壤本身的特性所导致的。这种土壤特性可能会对荒漠草原生态系统的稳定性和可持续性产生一定的影响。

在研究区范围内，划定多个大小一致的样方作为本研究的实验区域^[20]。具体的样方设置如图 2所示。

如图 2所示，本研究设计在一块样地内设置4个样方，其中，样方1、2、3分别作为研究土壤有机质和土壤养分含量的研究区域，样方4则作为相应的对照组。

根据荒漠草原地貌的实际旅游开发规划并基于关注程度理论设置本次实验的旅游开发参数。将划分的研究样地分为3个类型的研究样区，分别为背景区、缓冲区以及活动区^[21]。为各区域设置游憩活动的敏感度参数。敏感度参数计算方法为：

式中：α表示敏感水平，N表示区域的总旅游人次，n表示测试地区的旅游人次。

将敏感水平划分为3个类型(表 4)。

根据这一参数，设置本研究中荒漠草原研究区域的旅游开发程度。在本研究中，将前3个样方分别施加背景区、缓冲区以及活动区的敏感水平影响，样方4则与样方3设置相同的旅游开发参数。

在划定的实验区域样方中，以等量、随机的原则，使用土钻等工具采集各个样区的土壤样品。采用镊子剔除土壤样品中的动物尸体、植物残根等杂质，并在25 ℃的恒温条件下，将土壤样品平铺在垫有干净白纸的木板上使其自然风干^[22-23]。完成风干后，将干燥的土壤使用研磨棒进行磨细处理，并使用土壤筛过筛，去除样品中不符合要求的土壤颗粒。

采用浸提液测定的方法对处理后的土壤样品进行有机质组分的测定^[24]。本研究采用焦磷酸钠和氢氧化钠混合制备土壤浸提液，两者配比为1.3∶1。利用制备好的浸提液，通过振荡和离心机的处理，将土壤样品中腐殖酸胡敏素分离，具体的步骤如图 3所示。

如图 3所示，采用强碱提取、溶解酸化等处理，通过沉淀分离出不同的胡敏素，包括HMi、HMc以及HMr等成分。

分离出土壤的胡敏素后，本研究采用高光谱反演的方法对土壤有机质进行测定。采用近红外光谱仪对分离出的生物质、碎屑以及胡敏素腐殖质进行光谱测定，并设置波长范围为400~2 500 nm。采用Savitzky-Golay平滑滤波方法对一阶导数光谱消除背景噪声^[25]，得到最终的土壤有机质光谱数据。

采用凯氏定氮法测定土壤样品中的氮养分含量。采用上海望海环境科技有限公司生产的全自动凯氏定氮仪作为反应容器。采用高精度的电子天平采集经过干燥及研磨处理后的土壤样品，每个样品的重量均为0.5 g，上下误差不超过0.005 g。将称取后的土壤样品放置在全自动凯氏定氮仪中的消煮管中，并添加750 μL的蒸馏水将土壤样品浸湿。待土壤完全湿润后，在消煮管中加入1 g催化剂。选用的催化剂为K₂SO₄∶CuSO₄∶Se。使用搅拌棒将催化剂与土壤样品搅匀，再加入5 mL的浓硫酸溶液，进行时长为1.5 h的消煮处理。当土壤样品呈现微绿的灰白色后即消解完全，将其冷却蒸馏以待后续分析。

采用酸溶-钼锑抗比色法测定土壤样品中的磷养分含量。以相同的方法称取0.5 g土壤样品，放置在全自动凯氏定氮仪的消煮管中。加入8 mL的浓硫酸作为主试剂，并用滴管加入10滴的72 %次氯酸溶液作为催化剂。设置初步消解的时长为45 min，待冷却后，加入4 mL氢氧化钠溶液以及两滴二硝基酚指示剂，静置30 min后，加入蒸馏水将消煮管中的样品定容至50 mL，再次进行60 min的二次消解处理。完成消解后，将其冷却蒸馏以待后续分析。

采用酸溶解方法测定土壤样品中的钾养分含量。在聚四氟乙烯坩埚中加入5 g的土壤样品，并使用中性的醋酸铵浸取天平中残留的土样。在坩埚中加入5 mL氢氟酸溶液以及2.5 mL的高氯酸溶液，通过与钾离子的交换，在坩埚中进行硝化反应。待反应结束后，过滤坩埚中的溶液至不含有固体杂质，以待后续分析。

完成土壤样品的处理后，同样采用高光谱的方法测定样品中的养分含量，得到土壤氮、磷、钾3种养分含量的光谱数据。

在旅游开发影响下，土壤有机质的光谱数据如图 4-6所示，其中PCC是皮尔逊相关系数。

由图 4可以看出，在不同的样方中，土壤生物质有机质在长波长段表现出了不同的PCC值。其中，样方1的光谱反应更大，特征波段的范围比样方2、3更为广泛。由图 5可以看出，土壤碎屑有机质在旅游开发敏感水平的影响下，与生物质有机质有着相反的反应，随着敏感水平的提升，土壤碎屑有机质的含量反而有所上升，对于光谱的反应范围变大，相应的特征波段也大幅度增加。由图 6可以看出，土壤的胡敏素腐殖质有机质与生物质有机质的反应相似，随着旅游开发程度的敏感水平的提升，土壤胡敏素腐殖质有机质与高光谱之间的响应关系变弱，辐射特征减少。

综合上述的结果分析可知，在旅游开发的影响下，随着敏感水平的提升，荒漠草原土壤中的生物质有机质和胡敏素腐殖质有机质的含量均呈现逐渐下降的趋势，碎屑有机质的含量则为相反的关系。由此可见，旅游开发对于荒漠草原土壤中的生物质有机质和胡敏素腐殖质有机质存在负相关的影响，对于土壤碎屑有机质则存在正相关的影响。

在旅游开发影响下，土壤养分含量的光谱数据如图 7-9所示。

由图 7可以看出，荒漠草原土壤中的氮养分含量随着旅游开发敏感水平的提升，其光谱特征波段呈现上升的趋势。由图 8可以看出，与氮养分含量相反，随着旅游开发敏感水平的提升，土壤样品中的磷养分含量光谱反映的特征波段逐渐变多。由图 9可以看出，土壤样品中的钾养分含量未呈现出较大的变化，样方1-4的光谱特征波段较为相似，PCC值也比较接近。

综合上述的结果分析可知，在旅游开发的影响下，随着敏感水平的提升，荒漠草原土壤中的氮养分含量以及磷养分含量分别为正、负相关的影响关系，钾养分含量则未受到较大的影响。

本研究以内蒙古京二线以西地区的荒漠草原为例，深入探讨了旅游开发对土壤有机质及养分含量的具体影响，研究结果揭示了几个重要的生态关系。

首先，生物质有机质与胡敏素腐殖质有机质之间的正相关关系表明，在旅游开发过程中，若能有效保护植被覆盖和减少土壤侵蚀，将有助于促进土壤有机质的积累，特别是稳定态的胡敏素腐殖质的形成，这对于维持土壤肥力和提高生态系统稳定性具有重要意义。

其次，碎屑有机质与土壤有机质含量之间的负相关关系则提示我们，旅游活动如游客践踏、车辆行驶等可能会加剧土壤表面的物理破坏，导致植物残体等碎屑有机质的快速分解和流失，进而减少土壤中的有机质含量。这一发现强调了旅游开发需采取必要的土壤保护措施，如设置游客步道、限制车辆进入等，以减少对土壤的直接破坏。

最后，需关注土壤养分含量的变化。氮养分含量的正相关影响可能源于旅游开发带来的土壤扰动促进了微生物活动和氮素循环，但也需警惕这种变化可能导致的氮素流失和环境污染问题。磷养分含量的负相关影响则反映了旅游活动可能对土壤磷素资源的消耗以及磷素在土壤中的固定和流失过程。而钾养分含量未表现出明显影响关系，可能与该地区土壤钾素本底含量较高或旅游开发对钾素循环的直接影响较小有关。

综上所述，本研究的结果强调了荒漠草原旅游开发过程中土壤保护的重要性。在追求旅游经济效益的同时，必须充分考虑对土壤生态系统的潜在影响，采取科学合理的规划和管理措施，以实现旅游开发与生态保护的和谐共生。

本研究通过实证分析，揭示了荒漠草原旅游开发对土壤有机质及养分含量的复杂影响。结果表明，旅游开发对土壤生物质有机质和胡敏素腐殖质有机质具有正面促进作用，但对碎屑有机质则表现出负面影响；土壤氮养分含量因旅游活动而有所增加，但磷养分含量则有所减少，而钾养分含量未受显著影响。基于这些发现，可以得出以下结论：在荒漠草原的旅游开发中，必须高度重视土壤生态系统的保护，科学规划旅游活动的内容和范围，采取有效措施减少旅游活动对土壤的负面影响。具体而言，应加强对游客行为的引导和管理，限制对土壤的直接破坏；加强土壤监测和评估工作，及时发现并解决土壤退化问题；积极探索和推广生态旅游模式，实现旅游开发与生态保护的良性循环。