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旅游活动对宝天曼自然保护区珍稀植物群落陕西紫茎林的影响



全 文 :旅游活动对宝天曼自然保护区珍稀植物群落
陕西紫茎林的影响*
朱学灵1, 2 , 吴明作 2
(1.国家林业局宝天曼森林生态系统定位研究站 , 河南 内乡 474350;2.河南农业大学林学园艺学院 , 河南 郑州 450002)
摘要:通过旅游活动对河南宝天曼国家级自然保护区陕西紫茎林干扰状态的对比研究发现:在干扰状态下其林
地土壤的孔隙度降低 , 容重增加;土壤的有机质 、 全 N、 全 K含量和酶活性下降 , 而全 P含量增加;在其干扰
区林下植物种类增加 , 植物区系组成趋于丰富 , 生活型改变;Shannon-Weiner指数增大。
关键词:旅游活动;宝天曼自然保护区;珍稀植物群落;陕西紫茎林
中图分类号:S759.9  文献标识码:A  文章编号:1672-8246 (2009) 01-0042-06
ImpactofTourismonStewartiashensiensisCommunityin
BaotianmanNatureReserve
ZHUXue-ling1, 2 , WUMing-zuo2
(1.BaotianmanForestEcosystemResearchStation, StateForestryAdministration, NeixiangHenan474350, P.R.China;
2.ColegeofForestryandHorticulture, HenanAgriculturalUniversity, ZhengzhouHenan450002, P.R.China)
Abstract:TheimpactoftourismdisturbanceonStewartiashensiensiscommunityinBaotianmanNatureReservewas
studied.Theresultsshowedthattourismdisturbancecausedthedecreaseofsoilporosity, increaseofbulkdensity,
decreaseofthecontentsoforganicmater, totalnitrogen, totalpotassiumandactiveenzyme, increaseofphosphor-
us.Inthesitesdisturbedbytourism, theplantspeciesincrease, andthefloracompositiontendedtorich, thelife-
formofplantchanged, andtheShannon-Wienerindexincreased.
Keywords:tourism;BaotianmanNatureReserv;Stewartiashensiensiscommunity
旅游活动对森林植物及其所生长的土壤环境的
冲击是多种多样的 , 国内外对此方面的影响 , 以及
森林植物资源的保护 、开发模式等均进行了许多研
究 , 但就旅游活动对珍稀濒危植物植被类型影响的
研究较少。本项目以宝天曼自然保护区的珍稀植物
群落陕西紫茎 (Stewartiashensiensis)林为研究对
象 , 通过对其未受干扰的对照区和受干扰区植物群
落的组成特征和林地土壤状况的分析 , 以揭示该珍
稀植物群落对旅游干扰的生态响应 , 可为指导自然
保护区的生态旅游开发活动 , 实现自然保护区的可
持续发展提供依据 。
1 宝天曼自然保护区概况
宝天曼自然保护区位于河南省内乡县 , 地处秦
岭东段的伏牛山南坡 , 其地理位置为东经 111°53′~
112°, 北纬 33°25′~ 33°33′, 海拔高度 800 ~ 1 840
m;该自然保护区的气候为暖温带大陆性季风气候 ,
年平均气温 15.1℃, 1月平均气温 1.5℃, 7月平均
气温 27.8℃, 无霜期 210 ~ 220天;年平均降水量
 第 38卷 第 1期
 2009年 3月          
西 部 林 业 科 学
JournalofWestChinaForestryScience          
Vol.38 No.1 
March.2009 
* 收稿日期:2008-07-21
   基金项目:国家重大公益性项目 “中国森林生态系统服务功能定位观测与评估技术研究 ” (200704005 /wb03)。
   第一作者简介:朱学灵 (1967-), 男 , 河南内乡人 , 高级工程师 , 主要从事森林生态系统定位研究。
   通讯作者简介:吴明作 (1965-), 男 , 河南新县人 , 副教授 , 博士 , 主要从事森林生态系统结构与功能研究。
DOI :10.16473/j.cnki.xblykx1972.2009.01.020
885.6 mm, 年平均相对湿度 68 %;主要土壤类型
为山地黄棕壤 、 褐土等。宝天曼自然保护区内植被
类型多样 , 植物区系组成丰富 , 珍稀濒危植物种类
较多 , 但其植被类型除少数栎类林呈大面积分布
外 , 多数为零星分布 。陕西紫茎在保护区中呈小片
状分布 , 总面积约 300hm2 , 是宝天曼自然保护区
面积较大的珍稀植物群落之一 。
宝天曼自然保护区是 1980年河南省建立的最
早的自然保护区 , 1988年升为国家级自然保护区 ,
2001年纳入联合国教科文组织的世界生物圈保护
区网络 。宝天曼自然保护区的旅游资源十分丰富。
2 调查及分析方法
2.1 样方的设置与调查
以平坊旅游区的扫帚场 、 岗庙岭为宝天曼自然
保护区的珍稀陕西紫茎林受旅游活动影响的调查研
究地。在该地区选择环境条件相对一致受旅游活动
干扰 7年自然保护区 (干扰区)以及未受旅游活
动干扰的陕西紫茎林为调查对象。其野外调查工作
于 2007年的 10月 1日至 15日进行 , 调查时在干扰
区和非干扰区各设一块面积为 20 m×20m的样地。
在陕西紫茎林受旅游活动干扰地段所设的样地一边
紧贴游道 , 并与游道平行。样地调查以小样方为单
位进行 , 干扰区和非干扰 (对照)区的乔木和灌木
调查均在小样方内进行 , 在两区内各设定 16个样
方 , 面积为 5m×5m, 共 32个小样方;在每个小样
方内随机设定 1个草本样方 , 面积为 2 m×2 m。对
样方中的乔木进行每木调查 , 其幼苗记入灌木类;
对样方的灌木 、 草本植物主要调查内容为:植物名
称 、株数 、 多度 、平均高 、盖度和生活型 。
陕西紫茎林地的土壤受旅游活动干扰的调查 ,
是分别在受干扰和未受干扰的对照样地内采用梅花
5点法取其林地表层 (0 ~ 5cm)、中层 (5 ~ 15cm)
和深层 (15 ~ 25cm)的土样各 1 000 g, 然后用四
分法取其中的 200 g, 装入自封袋当日带回放入 4℃
的冰箱内保存备用。其林地土壤的含水率和容重调
查采用自制环刀 (直径 11cm, 高 10 cm)在每个样
地内各取土样一个 , 用塑料带包好带回测定。
2.2 测定方法
土壤含水量用烘干法测定 , 土壤孔隙度 、空气
含量等用环刀法测定 。土壤的 N、 P、 K含量测定
全 N用半微量开氏法 , 全 P用 HCLO4 -H2SO4法 ,
全 K用 NaOH熔融火焰光度法 , 土壤的 pH值用电
位法测定 。土壤的有机碳含量测定采用重铬酸钾容
量法 。土壤过氧化氢酶的活性用容量法测定 , 其酶
活性以 1g土壤 1 h内消耗 0.1NKMnO4的 ml数表
示;蛋白酶活性测定用茚三酮比色法;纤维素酶活
性测定用比色法 , 用 10 g土样在 72 h内消耗的葡
萄糖的 ml数表示。
此外 , 对植物物种在样方内出现的情况进行调
查统计 , 密度以每 m2的株数表示;盖度 、 频度按
常用方法表示 , 为避免不同物种个体的大小和数量
悬殊差异 , 采用重要值 (IV)测度其多样性;以
生物多样性指数选择丰富度和 Shannon-Weiner指数
作为其测度指标。方差分析采用 EXCEL进行。
根据 Raunkiaer生活型系统 , 统计不同植物物种
的生活型 , 根据生活型谱表达其群落的种群结构。
3 结果与分析
3.1 旅游活动对陕西紫茎林林地土壤的影响
3.1.1 对土壤物理性状的影响
旅游活动对宝天曼自然保护区陕西紫茎林林地
土壤的物理性状造成了不同程度的影响 , 见表 1。
表 1 陕西紫茎林两观察区的林地各层土壤物理性状
Tab.1 SoilphysicalpropertiesofS.shensiensiscommunityinBaotianmanNatureReserveundertourismdisturbance
观察区 土层厚度/cm
含水率
/%
空气容积
/%
土粒容积
/%
空隙度
/%
容重
/g· cm-3
粘粒含量
(<0.001 mm)
对照区
0 ~ 5 11.1 49.7 50.3
5 ~ 15 10.2 50.6 50.3
15 ~ 25 8.5 52.3 50.3
平均 9.9 50.9 50.3
60.8 1.04 246.7
干扰区
0 ~ 5 7.6 31.6 60.8
5 ~ 15 8.1 31.1 60.8
15 ~ 25 5.8 33.4 60.8
平均 7.2 32.0 60.8
39.2 1.13 176.4
43
 第 1期    朱学灵等:旅游活动对宝天曼自然保护区珍稀植物群落陕西紫茎林的影响
由表 1可知 , 其林地 0 ~ 25 cm层土壤的含水率 、
空气容积等对旅游活动的干扰均较为敏感。由于游
客的踩踏 , 使陕西紫茎林林地的土壤板结 、 紧实 ,
土壤的孔隙度降低 , 其由对照区的 60.8%降到干扰
区的 39.2%, 降低了 21.6%;土壤容重由 1.04 g/cm3
增加到 1.13g/cm3 , 增加幅度 8.8 %;干扰区林地
土壤的粘粒明显减少 , 达 28.5 %。土壤粘粒的减
少将会对其森林林地土壤的肥力产生重要影响 。
由此可见 , 旅游活动对陕西紫茎林林地土壤物
理性状的影响主要表现在其土壤的板结上 , 必将影
响到陕西紫茎林内植物的生长 。
3.1.2 对土壤营养物质含量的影响
由表 2可知 , 宝天曼自然保护区陕西紫茎林两
观察区林地土壤的有机质与全 N含量均表现出随
土层深度的增加而降低 , 林地土壤全 P、全 K的含
量除 5 ~ 15 cm层外 , 其含量随土层深度的增加而
增加 , 这与一般土壤元素分布的规律一致。但以干
扰区与对照区的林地同层次土壤所含的营养物质作
比较 , 其土壤的有机质 、 全氮含量在 0 ~ 25cm土
层内均明显减少 , 而全 P含量增加;全 K含量除 0
~ 5 cm的土层外也表现为减少;而林地土壤的 pH
值则呈现上升趋势 。
可见 , 旅游活动对宝天曼自然保护区陕西紫茎
林林地土壤营养物质含量的影响不一样 , 其的全 P
含量有所增加 , 而其他元素的含量则减少。
表 2 陕西紫茎林两观察区的林地各层土壤的营养物质含量
Tab.2 NutrientcontentsinsoilofS.shensiensiscommunityinBaotianmanNatureReserveundertourismdisturbance
观察区 土层 /cm 有机质 /g· kg-1 全氮 /g· kg-1 全磷 /g· kg-1 全钾 /g· kg-1 pH值
对照区
0 ~ 5 18.17 0.749 7 1.80 23.80 5.98
5 ~ 15 8.97 0.693 7 0.75 24.52 6.31
15 ~ 25 7.16 0.679 7 1.03 29.57 6.45
平均值 11.43 0.707 7 1.19 25.96 6.25
干扰区
0 ~ 5 15.52 0.560 7 2.52 23.80 6.86
5 ~ 15 7.23 0.525 7 1.52 21.63 7.10
15 ~ 25 6.04 0.497 7 2.58 25.24 7.02
平均值 9.60 0.528 0 2.21 23.56 6.99
3.1.3 对土壤酶活性的影响
旅游活动对宝天曼自然保护区陕西紫茎林林地
土壤的酶活性产生了重要的影响 , 其干扰区林地土
壤的纤维素酶活性平均值比对照区 (未受干扰区)
下降了 37.9 %, 过氧化氢酶活性下降了 2.5 %,
蛋白酶活性下降了 51.1 % (表 3)。
表 3 陕西紫茎林两观察区的林地各层土壤的酶活性状况
Tab.3 SoilenzymeactivitiesofS.shensiensiscommunityin
BaotianmanNatureReserveundertourismdisturbance
观察

土层厚度
/cm
纤维素酶
/ml· h-1· 10g-1
过氧化氢酶
/ml·h-1· g-1
蛋白酶
/ml
对照区
0 ~ 5 0.208 6 26.50 0.7490
5 ~ 15 0.123 6 23.00 0.429 9
15 ~ 25 0.107 1 21.70 0.297 9
平均 0.146 4 23.73 0.492 3
干扰区
0 ~ 5 0.122 5 25.70 0.268 3
5 ~ 15 0.083 3 23.30 0.236 2
15 ~ 25 0.067 0 20.40 0.217 3
平均 0.090 9 23.13 0.240 6
综合分析 , 旅游活动对陕西紫茎林林地土壤的
酶活性产生一定影响 , 主要表现在土壤坚实化 , 酶
活性降低 , 从而可能影响其地上植物的生长 , 进而
影响到林内凋落物的数量 , 导致林地土壤营养元素
含量的减少。
3.2 旅游活动对陕西紫茎林群落特征的影响
3.2.1 植物区系特征对旅游活动的响应
根据吴征镒所论述的中国植物属的分布区类型 ,
宝天曼自然保护区陕西紫茎林所含的植物属共有 12
个分布区类型及变型 (表 4)。其干扰区和对照区共
出现维管束植物 45科 75属 104种 , 其中干扰区具
37科 59属 77种 , 背景区有 26科 38属 52种。
根据植物属的分布区类型 , 宝天曼自然保护区
陕西紫茎林对照区中的北温带分布的种有 15属 ,
占其对照区植物属总数的 39.5 %;在陕西紫茎林
的干扰区 , 其中北温带分布的植物类型有 20属 ,
占其干扰区所含植物属的 33.9 %;而干扰区和对
照区共有的植物属分布区类型 , 北温带分布区类型
的属有 8属 , 占其干扰区和对照区植物总属数的
10.7 %;从种子植物属的分布区类型看 , 适度的
旅游活动可以使宝天曼自然保护区陕西紫茎林植物
属的分布区类型趋于丰富 , 植物种类增加。
44
西 部 林 业 科 学              2009年 
表 4 陕西紫茎林两观察区植物区系属的分布区类型
Tab.4 FloraofS.shensiensiscommunityinBaotianmanNatureReserve
分布区类型及变型
对照区
属数 所占百分比 /%
干扰区
属数 所占百分比 /%
干扰和对照区共同出现的属
属数 占共有属数的比例 /%
占所有样方总
属数的比例 /%
1. 世界分布 4 10.5 6 10.2 3 13.6 4.0
2. 泛热带分布 6 15.8 7 11.9 4 18.2 5.3
3. 热带亚洲和热带美洲间断分布 1 2.6 1 1.7 1 4.5 1.3
7. 热带亚州分布 1 2.6 2 3.4 1 4.5 1.3
8. 北温带分布 15 39.5 20 33.9 8 36.4 10.7
8-4 北温带和南温带间断分布 2 3.4 1 4.5 1.3
9. 东亚和北美间断分布 2 5.3 8 13.6 2 9.0 2.7
10. 旧世界温带分布及变型 4 10.5 3 5.1
10-1 地中海 、 西亚和东亚间断分布 1 2.6
11. 温带亚洲分布 2 3.4
14. 东亚 4 10.5 7 11.9 2 9.0 2.7
15. 中国特有分布 1 1.7
合计 38 100 59 100 22 100
3.2.2 对林内植物生活型结构的影响
按 Raunkiaer(1934, 1937)所描述的生活型
类型来统计宝天曼自然保护区陕西紫茎林的植物生
活型 , 发现旅游活动使其的植物生活型谱发生了变
化 , 在旅游活动的影响下其林内的高位芽 、 地上芽
和一年生植物的比例上升 , 而地面芽和地下芽植物
所占的比例下降 , 反映了植物对旅游活动的适应方
式在不断变化 (表 5)。
表 5 陕西紫茎林两观察区的植物生活型谱
Tab.5 LifeformofS.shensiensiscommunityinBaotianmanNatureReserve
观察区 植物种数
各生活型种类数
P Ch H Cr Th
生活型谱
P Ch H Cr Th
对照区 52 29 3 13 3 4 55.8 5.8 25.0 5.8 7.7
干扰区 77 47 7 14 2 7 61.0 9.1 18.2 2.6 9.1
表 6 陕西紫茎林两观察区的灌木植物种类及其重要值
Tab.6 SpeciesofshrubandimportantvaluesofS.shensiensiscommunityinBaotianmanNatureReserve
植物种类 干扰区 对照区 植物种类 干扰区 对照区
地锦槭 Acermono 0.004 3 0.005 7 钝叶蔷薇 Rosasertata 0.006 6 0.007 6
荚蒾 Viburnumdilatatum 0.051 4 0.075 9 江浙山胡椒 Linderachieni 0.057 5 0.012 4
南蛇藤 Celastrusorbiculatus 0.102 0 0.030 6 千金榆 Carpinuscordata 0.097 8 0.044 8
三亚乌药 Linderaobtusiloba 0.025 8 0.010 8 山梅花 Philadelphusincanusvar.incanus 0.009 5 0.005 1
四照 花 Dendronenthamiajaponica
var.chinensis 0.007 4 0.008 2 卫矛 Euonymusalatusvar.alatus 0.066 9 0.025 7
伏牛箭竹 Fargesiaspathacea 0.115 0 - 长柄绣球 Hydrangealongipes 0.104 9 -
粉背南蛇藤 Celastrushypoleucus 0.032 9 - 鸡桑 Morusaustralisvar.australis 0.032 7 -
少脉椴 Tiliapaucicostata 0.029 1 - 齿缘苦栎木 Fraxinusinsularisvar.henryana 0.023 1 -
清风藤 Sabiajaponica 0.019 4 - 秦岭米面翁 Buckleyagraebneriana 0.017 2 -
山矾 Symplocossumuntia 0.015 1 - 大芽南蛇藤 Celastrusgemmatus 0.013 3 -
五味子 Schisandrachinensis 0.013 2 - 毛萼山梅花 Philadelphusdasycalyx - 0.416 5
青楷槭 Acertegmentosum - 0.092 5 华山矾 Symplocoschinensis - 0.065 8
连翘 Forsythiasuspensa - 0.040 7 陕西悬钩子 Rubuspiluliferus - 0.025 5
陕西槭 Acershersiense - 0.023 5
其他 22种 0.154 7 其他 9种 0.108 9
注:-为未出现种 , 表 7同。
45
 第 1期    朱学灵等:旅游活动对宝天曼自然保护区珍稀植物群落陕西紫茎林的影响
3.2.3 对林下物种组成及其生长特性的影响
(1)林下植物物种组成的变化 宝天曼自然
保护区陕西紫茎林的林木高度在 8 m左右 , 旅游活
动对其林内乔木层的影响有限 , 但对林下草 、 灌层
的干扰较大 , 其重要值的计算结果见表 6、 表 7。
由表 6、 表 7可知 , 陕西紫茎林的对照区中有灌
木 、 草本植物 46种 , 其中灌木 (含乔木层树种的
幼苗)植物 25种 , 草本植物 21种;而在其干扰区
中有灌木 、草本植物 68种 , 其中 , 灌木 (含乔木
层树种的幼苗)植物 41种 , 草本植物 27种 。
表 7 陕西紫茎林两观察区的草本植物种类及其重要值
Tab.7 SpeciesofgrassandimportantvaluesofS.shensiensiscommunityinBaotianmanNatureReserve
植物种类 干扰区 对照区 植物种类 干扰区 对照区
野菊 Dendranthemaindicum 0.064 5 0.026 7 绣毛凤毛菊 Saussureacerdifolia 0.035 7 0.126 2
河北峨眉蕨 Lunathyriumvegetius 0.018 2 0.006 1 球果堇菜 Violacolina 0.119 6 0.028 3
宽叶苔草 Carexsiderosticta 0.029 1 0.023 9 鬼灯擎 Rodgersiaaesculifolia 0.060 3 0.299 0
瓜叶帚菊 Pertyahenanensis 0.006 5 0.042 6 糙苏 Hlomisalbifloravar.albiflora 0.164 6 0.164 1
斑叶堇菜 Violavariegata 0.0544 0.022 1 犁头叶堇菜 Violamagnifica 0.093 7 -
东亚唐松草 Thalictrumminusvar.
hypoleucum 0.078 7 - 京大戟 EuphorbiaPekinensis 0.044 2 -
肺筋草 Saniculalameligera 0.024 3 - 三脉紫菀 Asterageratoides 0.023 6 0.031 3
甘菊 Dendranthemalavandulaefolium - 0.095 7 心叶沙参 Adenophoracordifolia - 0.029 8
乌头 Aconitumcarmichaeli - 0.029 8 披针苔草 Carexlanceolata - 0.018 0
升麻 Cimicifugafoetida - 0.011 3 红毛蟹甲草 Cacaliarufipilis - 0.009 8
中华蟹甲草 Cacaliasinica - 0.009 1 普通鹿蹄草 Pyroladecorata - 0.008 0
芍药 Paeonialactiflora - 0.006 5 其他 15种 0.182 5
其他 2种 0.011 4
宝天曼自然保护区陕西紫茎林林下的灌木植物
种类有 , 钝叶蔷薇 (Rosasertata)、 荚蒾 (Viburnum
dilatatum)、南蛇藤 (Celastrusorbiculatus)、 四照花
(Dendronenthamiajaponicavar.chinensis)等;而野菊
(Dendranthemaindicum)、 绣毛凤毛菊 (Sausurea
cerdifolia)、宽叶苔草 (Carexsiderosticta)等草本植
物均为其林下普遍出现种类 , 属于对干扰具有忍耐
力的植物种类;仅在陕西紫茎林干扰区发现的植物
种类有落新妇 (Astilbechinensis)、 球果堇菜 (Vio-
lacolina)、伏牛箭竹 (Fargesiaspathacea)、 鸡桑
(Morusaustralisvar.australis)等种类 , 均是耐干
扰 、 繁殖能力强的植物 , 也是伏牛山区普遍出现的
伴人植物;仅在陕西紫茎林对照区发现的植物种类
有凹叶瑞香 (Daphneretusa)、 杏叶沙参 (Adeno-
phoraaxiliflora)等 , 这些植物种类一般耐阴湿环
境 , 一旦遇到环境变化极易在林内消失 。
旅游活动显著地改变了陕西紫茎林林下灌木和
草本层的植物种类 , 其中以草本层植物种类的变化
为大 , 在其干扰区显示出主要的耐阴湿环境的植物
种类消失 , 而耐干扰 、 喜阳光 、 繁殖能力强的植物
和伴人植物种类出现。
表 8 陕西紫茎林两观察区灌木及草本层植物种类组成的数量特征
Tab.8 QuantitativecharacteristicsofshrubandherblayersinS.shensiensiscommunity
项目
灌木层
干扰区 对照区
平均值 标准差 平均值 标准差
草本层
干扰区 对照区
平均值 标准差 平均值 标准差
频度 0.170 1 0.171 2 0.240 0 0.224 8 0.209 1 0.190 2 0.244 0 0.224 0
盖度 0.008 3 0.013 7 0.013 1 0.032 1 0.007 0 0.007 1 0.016 7 0.033 5
高度 93.120 7 66.531 0 93.581 8 59.311 1 23.946 6 16.014 0 22.267 9 14.432 4
密度 0.023 5 0.037 7 0.034 5 0.097 7 0.176 2 0.256 3 0.355 7 0.574 0
丰富度 7.312 5 2.416 6 6.000 0 2.121 3 6.000 0 3.316 6 5.125 0 2.315 0
Shannon-Weiner指数 3.167 3 2.313 4 2.909 4 2.339 9
46
西 部 林 业 科 学              2009年 
(2)林下植物的频度 、 盖度 、 高度和密度的
差异 宝天曼自然保护区陕西紫茎林干扰区的林下
植物的频度 、盖度 、 高度及密度等的生长特性发生
了一系列变化。由表 8可知 , 其干扰区灌木层植物
的特征值除多样性指数外均低于对照区 , 而植物的
高度与对照区持平;草本层植物生长特性的变化基
本与灌木层相同 , 但干扰区的草本层植物的高度大
于对照区。
4 结语
(1)旅游活动对宝天曼自然保护区陕西紫茎
林林地的土壤产生影响 , 表现为林地土壤坚实化 ,
土壤的有机质与营养元素含量下降 , 酶活性降低。
(2)旅游活动对宝天曼自然保护区陕西紫茎
林的植物区系组成和植物生活型谱产生一定的影
响 , 表现为林下植物种类增加 , 多样性指数增大 ,
区系类型趋于丰富 , 但地面芽 、地下芽植物种类下
降 , 高位芽 、地上芽和一年生植物种类上升。适度
的旅游干扰将在一定程度上增加陕西紫茎林的植物
多样性 。
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 第 1期    朱学灵等:旅游活动对宝天曼自然保护区珍稀植物群落陕西紫茎林的影响