道路建設(shè)對海島的生態(tài)影響及評價(jià)方法研究＊

譚勇華，毋瑾超，于 淼，趙慶英

（1.國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012；2.國家海島開發(fā)與管理研究中心 杭州 310012）

道路建設(shè)對海島的生態(tài)影響及評價(jià)方法研究＊

譚勇華1，2，毋瑾超1，2，于 淼1，2，趙慶英1

（1.國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012；2.國家海島開發(fā)與管理研究中心 杭州 310012）

道路建設(shè)對于海島開發(fā)來說破壞性極大，道路網(wǎng)絡(luò)會引起生物環(huán)境的殘缺，也會導(dǎo)致本地物種突然滅絕，了解其對海島的生態(tài)影響，并研究探討評價(jià)方法，對于保護(hù)和修復(fù)海島生態(tài)系統(tǒng)，合理利用海島資源具有實(shí)際的指導(dǎo)意義和生態(tài)價(jià)值。文章分析了道路對海島生態(tài)產(chǎn)生的主要負(fù)面影響，結(jié)合日本道路建設(shè)的生態(tài)影響評價(jià)程序與方法，提出了我國海島道路建設(shè)生態(tài)影響評價(jià)方法研究重點(diǎn)。

道路建設(shè)；海島；影響；評價(jià)

我國海島分為有居民海島和無居民海島，根據(jù)《中華人民共和國海島保護(hù)法》（以下簡稱《海島保護(hù)法》）第五十七條規(guī)定，“海島及其周邊海域生態(tài)系統(tǒng)”是指由維持海島存在的島體、海岸線、沙灘、植被、淡水和周邊海域等生物群落和非生物環(huán)境組成的有機(jī)復(fù)合體。一個(gè)能維持人類居住的海島由許多分支體系組成，包括經(jīng)濟(jì)、社會、人口統(tǒng)計(jì)學(xué)、文化、環(huán)境、生態(tài)學(xué)，這些分支體系是相互聯(lián)系又相互獨(dú)立的。島嶼生物地理學(xué)理論的鼻祖Wilson指出：“不管外來環(huán)境或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何，這些分支體系之間的相互聯(lián)系決定了海島的性質(zhì)和可持續(xù)性，如果每個(gè)分支體系都能夠合理地運(yùn)行，就可以獲得可持續(xù)平衡［1］”。

但是，一旦施加在生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)或者社會上的外來壓力超過了海島的承受能力，或者使得分支體系無法對這些外來壓力做出反應(yīng)，這個(gè)分支系統(tǒng)就會出現(xiàn)問題。分支體系中的這個(gè)平衡會影響或阻礙可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也可能導(dǎo)致海島生態(tài)環(huán)境的惡化。就生態(tài)環(huán)境來說，道路對海島的生態(tài)環(huán)境是非常具破壞性的，必須要周密設(shè)計(jì)，謹(jǐn)慎開發(fā)［1］。本研究聚焦道路對海島生態(tài)的影響，同時(shí)對國外成熟經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析研究，確定海島道路的生態(tài)評價(jià)需要解決的重點(diǎn)問題。

1 研究現(xiàn)狀

就海島開發(fā)來說，道路建設(shè)是必不可少的工程之一。然而道路建設(shè)和維護(hù)已經(jīng)嚴(yán)重影響到海島生態(tài)系統(tǒng)，這在實(shí)施生態(tài)環(huán)境保護(hù)中成為至關(guān)重要的問題。道路對動物及周邊植被的影響，已有學(xué)者做過相關(guān)的研究，Gutzwiller和Barrow通過經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)說明了鳥類群體和道路特性之間的關(guān)系［2］，Kuitunen等闡明道路對鳥群的密度分布具有邊緣效應(yīng)［3］，而Reijnen等研究交通事故對鳥繁殖密度的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)交通噪音會較低繁殖密度［4］。

道路建設(shè)也會大大影響小型動物的密度，根據(jù)Oxley等的研究，由于交通流量大，交通流通速度快，小型哺乳動物的死亡率在增加［5］。Adams和Geis發(fā)現(xiàn)，道路吸引了更多小型的食草哺乳動物，而不是棲身物種［6］。Fahrig等發(fā)現(xiàn)兩棲動物的密度也會隨著交通流量的增加而減少，道路建設(shè)使棲息地受到破壞，從而導(dǎo)致青蛙數(shù)量減少［7］。

Vos和Chardon，Trombulak和Frissel評述了道路對陸地生物和水生群落的生態(tài)影響［8－9］。

Forman、Forman和Deblinger對道路影響地帶的廣泛研究后指出，道路系統(tǒng)影響著20%的美國地區(qū)［10－11］。

道路對生態(tài)系統(tǒng)的影響是巨大的，尤其在海島地區(qū)，F(xiàn)orman和Alexander，Seiler，Noss等對海島道路生態(tài)影響進(jìn)行了研究［11－13］。

Mac Arthur和Wilson是這個(gè)領(lǐng)域研究的先驅(qū)，提出了決定島嶼面積和物種數(shù)量之間關(guān)系的重要理論［1］，表達(dá)式為

式中：S代表島嶼上發(fā)現(xiàn)的一種物種的數(shù)量；A代表島嶼的面積；C和Z是估計(jì)系數(shù)。C取決于物種和生物地理區(qū)域，Z是一個(gè)系數(shù)，對于海島來說，在大部分情況下，Z在0.20和0.35之間變動，該理論一直廣泛用作海島保護(hù)、生態(tài)修復(fù)以及選劃保護(hù)區(qū)等的理論依據(jù)。

與國外海島生態(tài)研究相比，我國對海島生態(tài)影響的研究仍處于起步階段，理論技術(shù)研究薄弱，對生態(tài)系統(tǒng)要素的影響和評價(jià)研究多停留在理論分析階段，僅進(jìn)行了少量的綜合性質(zhì)的應(yīng)用研究，且目前沒有專門針對海島道路建設(shè)對生態(tài)影響研究的報(bào)道，類似的研究主要集中在大陸地區(qū)［14－16］。

與內(nèi)地不同，我國海島地理環(huán)境獨(dú)特，相對孤立地散布于海上，島陸之間和島嶼之間的聯(lián)系比較困難；海島的資源短缺，生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱；海島自然災(zāi)害頻繁，環(huán)境資源的承載能力是有限的。從已經(jīng)開發(fā)利用的海島（包括有居民海島）來看，道路隨意拓寬，路面普遍流行水泥或?yàn)r青鋪設(shè)，道路的設(shè)計(jì)缺少生態(tài)溝渠和涵洞等構(gòu)造設(shè)施。致使一些有遷徙習(xí)性的動物被阻隔而死亡。

2 道路對海島的生態(tài)學(xué)影響

2.1 直接作用

2.1.1 道路致死

海島開發(fā)施工期會造成爬行動物的死亡，如機(jī)械的碾壓、原料堆放、現(xiàn)場清理及工程施工等；運(yùn)營期也會導(dǎo)致爬行動物的死亡，尤其是兩棲類經(jīng)常在濕地與高地之間遷移，且行動緩慢，因此致死率很高。道路致死可在兩個(gè)層次上產(chǎn)生影響：一是造成動物的種群數(shù)量下降；二是導(dǎo)致動物種群間的交流或互補(bǔ)性資源間的遷移降低。

2.1.2 阻隔效應(yīng)

對活動遲緩的爬行類動物來說，阻隔效應(yīng)尤為嚴(yán)重，會將連續(xù)的大種群分割為若干相互隔離的小種群。小種群數(shù)量波動大、滅絕率高，重建又受到道路的分割，嚴(yán)重影響種群自然的消長規(guī)律，從而導(dǎo)致滅絕率增加［11］。對林蛙（Rana temporaria）［17］和鋤足蟾（Pelobatesf uscus）［18］的研究表明，由道路阻隔所形成的異質(zhì)種群的存活力下降。同時(shí)，道路的分割也可能造成隔離種群發(fā)生遺傳學(xué)變異。例如，道路阻礙了林蛙的基因流動，導(dǎo)致該種群顯著的基因分化［11］。

2.1.3 生境破碎

一方面，道路縱穿生境時(shí)，盡管生境的減少量并不大，但其將生態(tài)區(qū)域碎化為更弱的次級單位，使整個(gè)生態(tài)區(qū)域易受侵蝕和退化。道路的線狀或網(wǎng)狀分布引起森林、濕地、水域的斑塊化，分割了動物的生境三要素（食物、水和隱蔽場所），不僅使動物的棲息生境減少，而且使斑塊間的隔離增加，導(dǎo)致生境破碎化，致使生境中的動物分布范圍縮小，異地同種基因難以交流，從而阻斷了種群間基因的擴(kuò)散和遷移，使近親繁殖率增大，種群衰退幾率增加，種群數(shù)量下降乃至滅絕。美國中西部雪豹蛙和蟋蟀蛙（Acris crepitans blanchardi）種群數(shù)量下降的主要原因就是人類活動干擾和生境質(zhì)量的下降［19］。另一方面，生境破碎產(chǎn)生的邊界，可能為外來種的定居提供適宜的環(huán)境，或者至少擴(kuò)大了借以侵入斑塊內(nèi)部的機(jī)會。

2.2 間接作用

2.2.1 非生物環(huán)境的影響

2.2.1.1 土壤的影響

道路建設(shè)對土壤的破壞作用極大，尤其是被壓實(shí)或覆蓋的那部分土壤；道路用地以外的其他土地資源的生產(chǎn)力也會受到影響。

2.2.1.2 水的影響

海島開發(fā)施工期，由于管理不善，施工人員可能將棄土、棄渣、廢油及生活廢棄物等直接排至水中，會對海島的水源造成污染。從而間接影響動物的生長繁殖。

2.2.1.3 大氣的影響

道路施工期，建筑材料中的石灰、水泥、粉煤灰產(chǎn)生的大量粉塵，瀝青熬拌過程中產(chǎn)生的大量瀝青煙都會造成空氣污染。使棲息于自然生境中的動物受到影響，但其影響程度還有待于進(jìn)一步的量化研究。

2.2.1.4 聲音的影響

道路施工期爆破、機(jī)械產(chǎn)生的噪音會對道路附近的動物造成影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)回避效應(yīng)，干擾其正常活動和繁殖。

2.2.1.5 溫度的影響

溫度是動物分布的主要限制因子。道路多用沙石、瀝青或水泥鋪成，裸露的瀝青、水泥路面改變了對陽光的吸收，路面的輻射作用使路面熱容量變小，下墊面溫度升高，使得道路成為一個(gè)“熱浪帶”，導(dǎo)致路面與周圍地面的性質(zhì)差別極大。研究表明，路面的“熱島（heat island）效應(yīng)”會影響到周圍水體和小氣候的變化，引起動物繁殖場所的水位下降，水體溫差增大，導(dǎo)致動物產(chǎn)卵的死亡率升高［20］。

2.2.2 生物環(huán)境的影響

道路改變了鄰近道路區(qū)域的物理環(huán)境（如土壤的硬度、灰塵量）等，導(dǎo)致植被群落的變化而產(chǎn)生邊緣效應(yīng)，干擾甚至破壞了動物的棲息環(huán)境，影響其活動規(guī)律，致使種群數(shù)量減少，甚至?xí)绊懙秸麄€(gè)生物群落。

道路一方面通過改變環(huán)境要素（如上述的土、水、氣、聲、熱等）對植物產(chǎn)生一定的影響；另一方面，道路建設(shè)中的臨時(shí)占地（如臨時(shí)道路、臨時(shí)取土場、材料堆放等）以及大量人流的進(jìn)入，都會使植物群落對環(huán)境的適應(yīng)和調(diào)節(jié)能力降低。此外，施工期和運(yùn)營期揚(yáng)塵及其他有害氣體（尤其是瀝青熬煉）會對路旁植被（包括自然植被和人工植被）造成傷害甚至死亡。

3 道路建設(shè)生態(tài)影響評價(jià)方法研究

3.1 海島道路建設(shè)生態(tài)評價(jià)存在的問題

目前，隨著《海島保護(hù)法》的正式實(shí)施，我國已掀起一股海島開發(fā)的熱潮，依據(jù)《海島保護(hù)法》的相關(guān)條款以及國家海洋局發(fā)布的《無居民海島保護(hù)和利用規(guī)劃（大綱）》《無居民海島開發(fā)利用具體方案編制辦法》，開發(fā)利用無居民海島需要對海島進(jìn)行生態(tài)現(xiàn)狀開展調(diào)查，并對開發(fā)利用的影響進(jìn)行評價(jià)分析。對于有居民海島來說，雖然其管理體制與無居民海島有所區(qū)別，但從生態(tài)系統(tǒng)的類型來說，兩者都屬于島嶼生態(tài)的范疇，生態(tài)影響評價(jià)的要求應(yīng)該具有共性。在現(xiàn)階段，由于缺乏理論和實(shí)踐指導(dǎo)，海島道路建設(shè)生態(tài)環(huán)境影響評價(jià)還存在以下一些問題。

（1）由于缺乏可查詢的基礎(chǔ)資料，如海島的動植物名錄、群落特征、瀕危種類、生物生活習(xí)性、遷移特點(diǎn)、食物鏈特點(diǎn)以及生態(tài)系統(tǒng)特性等，評價(jià)者無法準(zhǔn)確地判斷道路建設(shè)對生態(tài)環(huán)境影響的關(guān)鍵因素，只能停留在宏觀定性的分析上。

（2）針對“生態(tài)”的理解幾乎都是將生態(tài)環(huán)境看成是包羅萬象的，認(rèn)為理論上的生態(tài)環(huán)境包括生物要素（動植物）、環(huán)境要素（大氣、水、土壤、地質(zhì)等）、社會要素（人口等），但是評價(jià)重點(diǎn)仍是水、氣、聲、渣，生物要素只是定性、籠統(tǒng)地提及。

（3）由于生態(tài)系統(tǒng)牽涉的面比較廣，目前大多數(shù)評價(jià)人員還缺乏生態(tài)學(xué)的綜合知識，沒有能力從事生態(tài)系統(tǒng)特征、動植物群落、生物習(xí)性的調(diào)查與分析。

（4）生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施落后，仍停留在種草植樹、防污和防止水土流失等傳統(tǒng)措施上。

3.2 日本道路建設(shè)的生態(tài)影響評價(jià)［21－22］

鑒于上述問題，我們研究了日本關(guān)于道路建設(shè)的生態(tài)環(huán)境影響評價(jià)的做法：一方面是因?yàn)槿毡局匾暽鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)，生態(tài)評價(jià)制度建立較早，經(jīng)過了實(shí)踐考驗(yàn)；另外一方面是因?yàn)槿毡臼莻€(gè)島國，我國海島與之有許多共同之處，可以借鑒和學(xué)習(xí)。

日本于1999年6月正式實(shí)施環(huán)境影響評價(jià)法，其對生態(tài)影響評價(jià)的重點(diǎn)是生態(tài)系統(tǒng)，尤其是對動植物種群的影響，評價(jià)的方法也非常具體，可操作性強(qiáng)，其評價(jià)程序見圖1。

圖1 生態(tài)系統(tǒng)影響評價(jià)程序

3.3 生態(tài)系統(tǒng)影響評價(jià)方法

3.3.1 評價(jià)范圍

生態(tài)系統(tǒng)的影響評價(jià)中，評價(jià)對象是具有地域特征的生態(tài)系統(tǒng)以及重要的物種、群落。

3.3.1.1 地域特征的掌握

根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)查，收集有關(guān)地形、水系、植被等資料。掌握自然環(huán)境的類型及主要的動植物群落狀況，生育、生息地的環(huán)境狀況等。

3.3.1.2 項(xiàng)目方法的確定

選定道路建設(shè)所影響的生態(tài)環(huán)境類別，確定作為評價(jià)對象的生態(tài)系統(tǒng)。在充分掌握地域生態(tài)環(huán)境特征的基礎(chǔ)上列出重點(diǎn)關(guān)注的動植物種和群落的名錄，與生物生息環(huán)境相對應(yīng)的食物鏈特征、生態(tài)系統(tǒng)的典型性、特殊性等。項(xiàng)目調(diào)查、預(yù)測的方法確定要恰當(dāng)并且有效。不僅要與所選定的地域生態(tài)系統(tǒng)的特性相對應(yīng)，還要與重點(diǎn)關(guān)注物種、群落的生態(tài)特性相適宜。

3.3.2 調(diào)查與預(yù)測

3.3.2.1 調(diào)查的基本方法

根據(jù)現(xiàn)場勘查，對調(diào)查區(qū)域內(nèi)的微地形、水體、植物群落類型及分布、動物個(gè)體及活動痕跡、鳴叫聲等進(jìn)行調(diào)查、確認(rèn)。

3.3.2.2 調(diào)查結(jié)果的整理分析

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，對重點(diǎn)關(guān)注物種及群落進(jìn)行重新判定。對于重點(diǎn)關(guān)注物種及群落的生息環(huán)境狀況，重點(diǎn)關(guān)注物種、群落與其他動植物在食物鏈上的關(guān)系以及共生關(guān)系加以重新整理。

3.3.2.3 預(yù)測方法

首先，對與道路構(gòu)造相關(guān)的生物生息環(huán)境的消失、生存范圍的縮小、重點(diǎn)關(guān)注物種及群落遷移路線的空間阻隔程度等要充分掌握。其次，對重點(diǎn)關(guān)注物種、群落的生息環(huán)境的變化以及伴隨其變化對地域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的程度，進(jìn)行科學(xué)分析并參考類似案例進(jìn)行定性、定量的預(yù)測。

3.3.3 環(huán)境保護(hù)措施及評價(jià)

3.3.3.1 環(huán)境保護(hù)措施

根據(jù)預(yù)測的結(jié)果，除了沒有環(huán)境影響或影響程度很小的場合之外，要探討切實(shí)可行的環(huán)境保護(hù)措施。如確保動物遷移采用高架橋、隧道、移植植物群落等措施。

3.3.3.2 評價(jià)

如果對地域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生相關(guān)影響，建設(shè)項(xiàng)目在可能的范圍內(nèi)應(yīng)盡量采取回避措施，或減輕措施，或其他的環(huán)保措施等。應(yīng)對以上措施的合理可行性加以評價(jià)。

4 我國海島道路建設(shè)的生態(tài)影響評價(jià)方法研究重點(diǎn)

針對海島“科學(xué)規(guī)劃、保護(hù)優(yōu)先、合理開發(fā)、永續(xù)利用”的原則，結(jié)合現(xiàn)有的海島管理制度，海島道路建設(shè)生態(tài)影響評價(jià)的方法研究應(yīng)該側(cè)重于以下幾個(gè)方面。

4.1 項(xiàng)目調(diào)查方法研究

生態(tài)現(xiàn)狀調(diào)查是實(shí)施生態(tài)影響評價(jià)的基礎(chǔ)性工作，一般采用現(xiàn)場勘查、資料收集或衛(wèi)星遙感等手段對自然環(huán)境狀況和資源生態(tài)狀況、社會經(jīng)濟(jì)狀況進(jìn)行調(diào)查。同時(shí)，根據(jù)海島面積的大小確定調(diào)查范圍和調(diào)查方法。要使評價(jià)結(jié)論真實(shí)可靠，一般必須采取點(diǎn)線，甚至點(diǎn)線面相結(jié)合的方法。

4.2 生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)體系的研究

道路生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建是道路生態(tài)影響評價(jià)的一個(gè)重要內(nèi)容。現(xiàn)階段指標(biāo)體系的研究方法一般有調(diào)查研究法、目標(biāo)分解法、多元統(tǒng)計(jì)法等。但是這些指標(biāo)之間往往缺乏必要的聯(lián)系，指標(biāo)取舍具有較強(qiáng)的主觀性和隨意性，有些指標(biāo)甚至未加必要的處理就直接采用，有些指標(biāo)的表達(dá)方式復(fù)雜而且不可比。

因此我們應(yīng)該努力構(gòu)建道路建設(shè)生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)體系，使各指標(biāo)能從不同的側(cè)面和方向來說明問題，同時(shí)又要求各個(gè)指標(biāo)互相聯(lián)系，以便從多方面綜合反映評價(jià)內(nèi)容。

4.3 定量評價(jià)方法研究

以往的生態(tài)影響評價(jià)中對道路建設(shè)生態(tài)影響主要以定性描述為主，缺乏精確性和可比性，但量化計(jì)算就可以解決這些問題。尤其是道路穿過某些特殊敏感區(qū)的時(shí)候，定量方法能較好地評價(jià)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，做出較科學(xué)的分析。定量分析的理論依據(jù)主要包括島嶼生物地理學(xué)，集合種群理論等。

4.4 綜合評價(jià)方法研究

道路建設(shè)傳統(tǒng)生態(tài)評價(jià)對野生動植物、水土流失等多采用各因子單項(xiàng)評價(jià)法，各因子之間缺乏聯(lián)系，也難得出全面的、定量的結(jié)果。而綜合評價(jià)方法可以有機(jī)聯(lián)系各個(gè)因子，能很好地反映道路建設(shè)的生態(tài)影響程度，以確定必要的減緩不利影響的措施。

5 結(jié)論與建議

國外對海島道路生態(tài)影響和評價(jià)研究較早，我國對海島生態(tài)影響的研究還處于起步階段，理論技術(shù)研究薄弱。總結(jié)分析國內(nèi)外對道路的生態(tài)影響研究成果，本研究認(rèn)為道路對海島生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響較大，其影響主要有：直接作用，包括道路致死、阻隔效應(yīng)、生境破碎、回避效應(yīng)等；間接作用，包括非生物環(huán)境（土、水、氣、聲、熱等）和生物環(huán)境的影響。這些因素的綜合作用，將會威脅物種長期的存活，從而導(dǎo)致海島種群數(shù)量的嚴(yán)重下降。

結(jié)合日本的道路建設(shè)生態(tài)評價(jià)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，海島道路建設(shè)的生態(tài)評價(jià)需要重點(diǎn)從以下幾方面開展研究：項(xiàng)目調(diào)查方法研究；生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)體系的研究；定量評價(jià)方法研究；綜合評價(jià)方法研究。

對于海島來說，道路建設(shè)是海島開發(fā)中對生態(tài)系統(tǒng)破壞較大的工程之一，由于海島生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性和敏感性，在開始道路建設(shè)之前，必須要進(jìn)行實(shí)地綜合考察，因?yàn)楹u（尤其是較小的無居民海島）的生態(tài)系統(tǒng)不允許我們試驗(yàn)和犯錯(cuò)。

在規(guī)劃開發(fā)時(shí)，必須要考慮并盡量避免對海島生態(tài)系統(tǒng)的影響：盡量避免開發(fā)過程中，道路建設(shè)對生態(tài)的破壞；如果一個(gè)海島的道路密度太高或者道路太分散了，應(yīng)該考慮封鎖一些很少用到的或者對生態(tài)系統(tǒng)造成威脅的道路；海島城鄉(xiāng)發(fā)展要有效規(guī)劃，避免太多的道路建設(shè)；一些動物遷徙的必經(jīng)區(qū)域，在建造道路時(shí)，要首先考慮隧道、涵洞等動物安全通過的生態(tài)構(gòu)造（遷徙措施）；一旦道路建設(shè)變得無法避免，遷徙措施也無法實(shí)行或者無法不造成損失，考慮實(shí)施生態(tài)補(bǔ)償，使生態(tài)系統(tǒng)保持平衡，如另建濕地、造林等。

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國家海洋局第二海洋研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資助項(xiàng)目（JG0909）；國家海島保護(hù)與管理專項(xiàng)資助（2011914）.