高速公路周邊區域的生態恢復研究

牛路青，王 歡（煤炭工業鄭州設計研究院股份有限公司， 鄭州 450000）

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高速公路周邊區域的生態恢復研究

牛路青，王 歡
（煤炭工業鄭州設計研究院股份有限公司， 鄭州 450000）

摘 要：高速公路建設具有征地范圍廣、工程量大、配套設施多等特點，容易造成路域周邊的野生動植物數量減少、水土污染或流失、自然景觀消失等生態問題，而生態恢復技術展示出解決這類難題的良好前景。本文分別介紹了植被恢復、野生動物保護和水土保持等生態恢復技術，為高速公路路域生態恢復提供一定的理論參考。

關鍵詞：高速公路；路域生態系統；生態恢復；技術措施

1　引言

高速公路雖然具有提高交通運輸效率、促進區域經濟發展等優點，但是公路的建設、使用與維護過程會干擾周邊區域生態系統，例如路基施工直接損害地表植被或間接干擾植物正常生長、車輛行駛阻隔野生動物的遷徙或造成動物交通事故、無防護的路堤邊坡在雨季產生大量泥沙使得水土流失、以及公路帶周邊自然景觀格局破碎化等。尤其當路域涉及特殊地貌氣候區、自然保護區、水源保護區和風景名勝區等生態敏感地帶時，若不采取預防與補救措施，不僅會對路域生態系統造成永久破壞，而且也會危害到高速公路運營。生態恢復是解決高速公路路域生態問題的重要途徑之一，開展生態恢復研究對于提升高速公路的環境效益和使用效率均有重要意義。

2　高速公路路域生態恢復的研究現狀

路域生態恢復是依據恢復生態學與景觀生態學原理，通過耦合一定的生物代謝、理化技術及工程措施，來調整路域生態系統的內部組成、能量平衡與信息傳遞等，以遏制生態退化過程，并強化系統自我修復能力，最終使路域生態系統恢復至歷史甚至更佳的服務功能，路域生態系統范圍一般劃定為高速公路中心線兩側各200m寬的線性區域。路域生態恢復在解決生態問題方面展示出良好前景，已成為公路環境保護領域的研究熱點，受到越來越多國內外研究人員關注。目前研究較多的集中在路域的綠化設計、邊坡防護、景觀恢復等方面［1］。

國外關于路域生態恢復的研究起步早且成果多，其中日本、美國和西歐等國家在該領域的研究處于國際先進水平，已發展出較完善的理論體系和應用技術，建立起成熟的法律規范與管理制度。例如日本的公路建設已全面采用植物防護，取得多項植被恢復專利技術，路堤邊坡的綠化技術注重與自然環境的協調，生態恢復技術向自動化與智能化與方向發展。美國的環境治理方式以植物恢復及自然轉移為主，結合物理和化學恢復技術，同時致力于研發經濟和綠色的原位修復技術。

國內對路域生態恢復的研究目前還較少，已有報道主要關注植被護坡措施，缺乏路域生態系統的影響機理與演替過程的系統研究，選擇先鋒植物時沒有考慮路域生物群落的多樣性、適應性與共生性。在路域內野生動物的生存環境分析與保護方案設計方面，缺少具體應用案例。生態恢復研究工作缺乏高速公路建設的全過程動態視角，在生態恢復后的質量和經濟效益評估方面尚存在空白。國內生態恢復技術在設備化、多元化等方面還有待提高。

3　高速公路路域生態恢復的技術措施

高速公路路域生態恢復的常見技術措施有植被恢復、野生動物保護和水土保持及凈化三類［2］。

3.1植被恢復

植被恢復是路域生態恢復的首要措施，是恢復退化生態系統功能的關鍵環節。植被恢復為適應性物種進入和新群落生成提供前提條件，保障生態系統的結構組成、生態價值與生態功能得到全面恢復。植被恢復措施包括土壤改性、植物選擇和植被種植3個方面。

土壤改性是路域植被恢復的物質基礎，其理化特征直接影響植被的選擇與種植。土壤的理化特征主要包括土壤密度、粘度、顆粒大小、通氣透水性等物理性質，以及pH、化學元素（N、P、K為主）含量等化學性質。對于板結或過粘土壤，可適量添加粗細砂并進行翻耕。對于酸堿性土地，可采用熟石灰、草木灰等改良酸性土壤；采用堿性石膏、有機酸或鈉離子交換劑等改良堿性土壤，將土壤pH調節至5.0～7.0以便于植物生長。土壤改性也與擬采用的整體生態恢復工程方案密切相關。例如采用客土噴播技術可以同時進行土壤改性與植物栽種兩個工序，避免了傳統方法先改良土壤再栽種的問題，大大提高植被恢復效率。其中噴播基質提供制備生長的土壤條件，可由土壤改良劑、保水劑、粘合劑或高分子聚合物等復合而成。

植物群落恢復過程一般遵循以下順序：先鋒植物→草本群落→灌木群落→喬木群落。因此植物選擇也涉及以上四種植物。先鋒植物通常選擇當地存在的生命力強、耐貧瘠的草本植物，以禾草類和豆科類植物為首選。草本群落的選擇也應優先考慮當地的禾本科與豆科草本的搭配，并且兼顧深根與淺根植物、一年生與多年生植物的配置。灌木群落目前常見的有紫穗槐、沙棘和荊條等。喬木群落的選擇原則需要兼顧生態、經濟與美觀作用，常見的有松、柏、槐、柳、杉等。

植被種植包含種植密度設計、植被配置與植被養護。種植密度設計采用大行距內密植的方法，既可以得到密集植被，又能夠保證植物所需資源充足。植被配置一般分為行狀與群狀，行狀特點是空間利用率高、植物生長均衡、便于管理；群狀特點則是抗病蟲害能力強，但后期需要人工間伐。植被養護主要是指為植被持續生長提供良好環境，包括灌溉、施肥、松土、修剪和防病蟲害等內容。

3.2野生動物保護

野生動物保護措施應貫徹高速公路工程建設的整個階段，以公路設計階段的保護措施為主，以公路施工與運營階段的管理教育方法為輔。遵循“最大程度保護和恢復，最小程度破壞”的原則。

在設計階段，公路設計方應該綜合考慮經濟效益與環境效益的關系，盡量繞過野生動物棲息地與遷徙路徑。例如大廣高速黃河大橋工程花費1年時間調研優化路線，顯著減小對黃河濕地鳥類自然保護區的影響；云南小磨高速公路通過繞線11公里，避開了西雙版納自然保護區等。設置動物通道也是設計階段的主要保護手段。不同地域的野生動物種類與習性，動物通道的類型、尺寸、位置、維護，以及警示標志等配套設施建設都是公路設計需要考慮解決的問題。例如明哈高速公路結合當地動物的活動規律，以水源作為動物通道位置依據，并借鑒青藏鐵路經營確定動物通道尺寸與類型。

在施工階段，公路建設方應該針對施工人員開展動物保護與救助培訓教育，制定相關管理條例約束員工行為，明確崗位責任，盡量減小施工人員、設備與污染對周邊野生動物的干擾。在運營階段，公路管理方則應該建立野生動物交通事故救助機制，針對駕駛員及周邊居民開展野生動物識別與自然資源保護教育，在野生動物繁殖期或棲息地限制車流車速等。

3.3水土保持及凈化

高速公路路域的水土流失與污染主要是由降雨徑流造成。雨水徑流會沖刷走邊坡土壤，產生大量泥沙，并侵蝕路域良田；雨水中還富含懸浮物與有機污染物，造成周邊水環境污染。水土流失與污染程度主要受到區域降水特征、地形地貌、路面與路域維護方式、車流量等因素影響。目前一般采用工程控制措施以實現水土保持與凈化目的，常見工程技術有生態護坡、穩定塘與人工濕地等。

生態護坡是指恢復生態功能的自然邊坡，或是具備水透性的人造護坡。恢復機理主要是提供生物棲息地和增加水體溶解氧，以保持周邊生物的多樣性和緩沖帶的連續性。高速公路生態護坡既要保證公路路面與邊坡的安全穩定，又要固定土壤砂石和恢復水體自凈能力，還要具備生態景觀功能。按照使用結構材料的不同，生態護坡可分自然型、半自然型和人工型三類。自然型生態護坡采用植被、干砌石或原木等柔性材料；半自然型生態護坡則在柔性材料基礎之上加入混凝土、鋼筋或高分子進行增強增韌，以提高坡面穩定性，如聯合石籠網、生態袋和廢舊輪胎，并在廢舊輪胎腔體內種植香根草；人工型生態護坡使用生態混凝土、土壤固化劑、框格砌塊等材料作地基，再鋪設地表土種植草木，生態混凝土有利于藻類和微生物附著生長，具有改善水質和景觀作用。

穩定塘是利用人造或天然池塘生態系統的自我凈化能力來處理引入污水。作用機理主要是污染物的稀釋、混凝、沉淀等物理修復；以及池塘中植物、藻類、微生物的生物修復。該技術建造運行成本低、管理維護方便、節省能耗、處理量大，適用于處理大規模污水。按照充氧情況及微生物類型劃分穩定塘。穩定塘的發展方向是通過技術改進與工藝組合，來改善塘內供氧環境、微生物濃度與底部淤泥狀況，例如一級降解動力學常數值較高的高效藻類塘；由底部污泥降解區和上部生物膜填料區構成的復合厭氧塘；采取底部分散進水且塘底鋪設過濾基質層的生物濾池等。

人工濕地主要是在一定地形下建造的，由人造填料（基質）、水生植物和微生物構成的模擬生態系統，具有天然濕地的結構與功能。作用機理是水生植物對污水中P、N等營養元素的富集吸收；透水性人造基質的過濾、吸附、混凝和氧化還原反應等作用；以及微生物對有機物的代謝分解。人工濕地具有處理效果好、建造成本低、操作運行少等優點。

4　結語

生態恢復是治理高速公路路域生態生態問題的重要途徑之一。目前我國的生態恢復應綜合技術可行性、經濟適用性與安全可靠性，結合環境工程、生態評估、材料改性和生物培育等多種學科，實施過程考慮恢復潛力評估、恢復方案確定、恢復過程監控與恢復效果評價等多個環節，以實現高速公路路域生態恢復目的。

參考文獻：

［1］王成玉.高速公路路域生態恢復技術研究［D］.東南大學道路與鐵道工程，2008.

［2］倪亞敏.山區高速公路路域生態恢復技術研究［J］.交通世界（建養機械），2010（07）：148-149.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.258