野生動(dòng)物通道設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)的經(jīng)驗(yàn)與建議

曹廣華，王云，楊艷剛，關(guān)磊，周紅萍，張乾，陶雙成，孔亞平

(1.交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，北京 100029； 2.生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評(píng)估中心，北京 100012)

全球線性交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(以公路和鐵路為主，以下簡稱交通建設(shè))已經(jīng)對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破碎化影響，對(duì)野生動(dòng)物構(gòu)成了重大且不斷擴(kuò)大的威脅。預(yù)計(jì)到2050年，全球公路網(wǎng)絡(luò)將新增2500萬km，多位于生物多樣性豐富的發(fā)展中國家，因此，交通建設(shè)中野生動(dòng)物保護(hù)成為全球道路生態(tài)學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)之一[1]。

野生動(dòng)物通道作為緩解交通建設(shè)對(duì)野生動(dòng)物負(fù)面影響最為重要的一項(xiàng)措施，已經(jīng)被全球各國廣泛接受[2]。本文在吸納國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，總結(jié)和提出我國交通建設(shè)中野生動(dòng)物通道設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)建議，為我國將來交通建設(shè)野生動(dòng)物通道設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)工作提供參考。

1 野生動(dòng)物通道設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)

1.1 通道選址

通道選址工作由野生動(dòng)物保護(hù)部門和交通部門共同完成。野生動(dòng)物保護(hù)部門掌握交通線路兩側(cè)野生動(dòng)物活動(dòng)軌跡的詳細(xì)資料，交通部門在選線和設(shè)計(jì)期要考慮多方面因素，包括地形、地質(zhì)、投資、水土保持、工程量等，野生動(dòng)物僅是其中一項(xiàng)。因此，在協(xié)調(diào)野生動(dòng)物保護(hù)與工程建設(shè)關(guān)系的基礎(chǔ)上，在保障工程順利進(jìn)行的前提下，應(yīng)最小程度地影響野生動(dòng)物的移動(dòng)和種群的破碎化、最大程度地維持野生動(dòng)物生境的連通性。

通道選址應(yīng)遵循從宏觀到微觀的思路。在宏觀層面，基于大尺度遙感影像數(shù)據(jù)對(duì)交通線路兩側(cè)野生動(dòng)物棲息地進(jìn)行評(píng)估，識(shí)別交通線路穿越的高質(zhì)量生境路段，將這些路段作為野生動(dòng)物通道選址的熱區(qū)。在熱區(qū)內(nèi)，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查精確識(shí)別目標(biāo)物種移動(dòng)路線與交通線路的交叉點(diǎn)位，或者交通致死高發(fā)點(diǎn)位，將這些點(diǎn)位作為動(dòng)物通道選址的推薦位置。

當(dāng)前我國野生動(dòng)物通道選址多基于專家咨詢和宏觀尺度的分析，缺乏現(xiàn)場數(shù)據(jù)的佐證和長期監(jiān)測的驗(yàn)證。在西北干旱半干旱區(qū)的G7京新高速公路野生動(dòng)物通道選址中，研究者采用專家咨詢和現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合的方法，確定動(dòng)物通道的數(shù)量和位置，為類似地區(qū)交通建設(shè)動(dòng)物通道選址提供了參考經(jīng)驗(yàn)[3]。

1.2 形式與規(guī)模

野生動(dòng)物通道大致分為上跨式通道和下穿式通道兩大類。類型的選擇取決于緩解目標(biāo)、目標(biāo)物種的具體要求和工程成本及工程限制。目前全球下穿式通道的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于上跨式通道，主要是因?yàn)樯峡缡酵ǖ澜ㄔO(shè)的要求更高、投資更大，但從效果來說，上跨式通道可滿足各種類型野生動(dòng)物的穿越。下穿式通道可結(jié)合交通工程本身的橋涵建設(shè)設(shè)置，因此投資較少、設(shè)置便利。當(dāng)前，我國絕大多數(shù)的野生動(dòng)物通道都是下穿式通道，國道丹阿公路吉黑省界琿春至東寧段改擴(kuò)建工程穿越東北虎豹國家公園，公路建設(shè)者專門設(shè)置了長度約300 m的上跨式通道。

野生動(dòng)物通道的規(guī)模是指其數(shù)量和密度等指標(biāo)，全球在野生動(dòng)物通道的設(shè)置數(shù)量、間距等指標(biāo)選取方面研究很少，也沒有一個(gè)公認(rèn)的普適性的結(jié)論。但原則上密度越大越好、數(shù)量越多越好已經(jīng)是共識(shí)。

1.3 通道尺寸

野生動(dòng)物通道的尺寸是交通建設(shè)主體工程設(shè)計(jì)師最為關(guān)心的指標(biāo)參數(shù)，道路生態(tài)學(xué)家開展了大量的研究，有很多指南性文件給出了全球不同國家和地區(qū)的動(dòng)物通道尺寸建議值[7]。不同種類野生動(dòng)物對(duì)通道尺寸要求也不盡相同，在實(shí)踐中應(yīng)盡量滿足絕大多數(shù)野生動(dòng)物穿越的需求。

長白山區(qū)研究表明，隧道長度達(dá)到1000 m和橋梁寬度在8 m以上可滿足絕大多數(shù)野生動(dòng)物的利用[4]；青藏高原下穿式通道高度達(dá)到5 m可滿足藏羚羊遷徙的需要，而要滿足其非遷徙期零散穿越的需求只需達(dá)到3.5 m即可[5]。鑒于該指標(biāo)的重要性，建議一方面加強(qiáng)我國各地野生動(dòng)物通道的設(shè)計(jì)和監(jiān)測研究，以提出適應(yīng)我國不同地區(qū)野生動(dòng)物物種的通道設(shè)計(jì)參數(shù)；另一方面加強(qiáng)國際經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和吸收，將類似物種的通道設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)納入我國交通建設(shè)野生動(dòng)物通道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中。

1.4 生境誘導(dǎo)

生境誘導(dǎo)可起到吸引野生動(dòng)物靠近并穿越通道的作用，幫助野生動(dòng)物盡快適應(yīng)人工設(shè)置的野生動(dòng)物通道。生境誘導(dǎo)主要包括植被、水體、地形、微生境等內(nèi)容。針對(duì)不同物種，設(shè)計(jì)差異性很大，目前國內(nèi)相關(guān)研究很少。在東北長白山區(qū)，配合兩棲類動(dòng)物通道，在出入口設(shè)置水塘和較高的植被覆蓋有利于吸引兩棲類動(dòng)物利用通道，水塘面積至少180 m2、深度至少80 cm可滿足三種典型兩棲類動(dòng)物的繁殖[6]。荷蘭在上跨式通道上設(shè)置果實(shí)植物和倒木，吸引鳥類和有蹄類動(dòng)物靠近活動(dòng)，并設(shè)置小型水體吸引動(dòng)物，還設(shè)置人工巢穴營造爬行類動(dòng)物生境。日本北海道和澳大利亞的下穿式通道內(nèi)利用倒木貫穿通道內(nèi)部，連通兩側(cè)喬木，為樹棲動(dòng)物提供穿越平臺(tái)，同時(shí)利用木板營造蝙蝠棲息地。

我國交通建設(shè)野生動(dòng)物通道生境誘導(dǎo)方面研究很少，建議在吸納國際經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過專家咨詢開展不同種類野生動(dòng)物的生境誘導(dǎo)設(shè)計(jì)及工程建設(shè)，并開展效果評(píng)價(jià)及長期監(jiān)測。

1.5 輔助設(shè)施

輔助設(shè)施主要起到輔助野生動(dòng)物通道發(fā)揮其效果的作用，主要包括隔離柵、排水溝坡度優(yōu)化設(shè)計(jì)、降噪遮光設(shè)計(jì)、逃生平臺(tái)、標(biāo)志牌等設(shè)計(jì)與設(shè)施。

國際研究表明，動(dòng)物通道和隔離柵的組合對(duì)于降低動(dòng)物與車輛相撞最為有效。隔離柵可起到至少兩種作用，第一是阻擋野生動(dòng)物直接穿越交通線路，從而降低其與車輛相撞致死的可能；第二是引導(dǎo)野生動(dòng)物朝向通道入口處移動(dòng)。隔離柵高度、孔徑、頂端設(shè)計(jì)等因不同動(dòng)物種類設(shè)計(jì)各異。如北美為有蹄類動(dòng)物設(shè)置的隔離柵至少要2.4 m高，針對(duì)中小型脊椎動(dòng)物的隔離柵孔徑不大于1 cm[7]，我國東北長白山區(qū)兩棲類動(dòng)物隔離柵至少要0.4 m高[8]。需要強(qiáng)調(diào)的是，隔離柵如果設(shè)置不當(dāng)會(huì)加劇交通建設(shè)的阻隔影響，因此應(yīng)謹(jǐn)慎設(shè)置。

我國山區(qū)交通工程的排水溝多為矩形邊溝，兩棲類進(jìn)入很難逃出。東北長白山地區(qū)以及南方深圳西坑自然保護(hù)區(qū)的研究顯示，排水溝坡度在45度以下，兩棲類動(dòng)物則較容易逃離[9]。

噪聲和車輛燈光對(duì)動(dòng)物通道利用有負(fù)面影響。一些研究人員建議，在通道邊緣設(shè)置高度不低于2.4 m的土墻和植被組合，以降噪遮光[7]。我國青藏高原藏羚羊?qū)τ谲囕v噪聲和燈光很敏感，建議營造起伏地形以降低車輛視覺和噪聲對(duì)藏羚羊穿越的干擾[5]。

逃生平臺(tái)是供誤闖入路域范圍的動(dòng)物逃離路面的結(jié)構(gòu)物，由于隔離柵有縫隙，一些大中型獸類從縫隙鉆入路面后，受到車輛的驚擾，沿著交通線路移動(dòng)，無法逃離，故只能從逃生平臺(tái)逃離。逃生平臺(tái)目前在我國還沒有類似的設(shè)計(jì)案例。

標(biāo)志牌是最為常見的交通建設(shè)動(dòng)物保護(hù)措施之一，但關(guān)于其效果研究結(jié)論不盡一致。最近在中美洲伯利茲的一項(xiàng)研究表明，標(biāo)志牌顯著降低了貘的交通致死率[10]。美國佛羅里達(dá)州41號(hào)公路上設(shè)置的路域動(dòng)物探測系統(tǒng)，在旅游季節(jié)減少了美洲獅的交通致死率[11]。我國交通建設(shè)野生動(dòng)物通道的輔助設(shè)施多為標(biāo)志牌，其他相關(guān)設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐很少，迫切需要開展相關(guān)研究和工程實(shí)踐。

1.6 維護(hù)和管理

動(dòng)物通道的維護(hù)和管理對(duì)于其長期效果的保持至關(guān)重要。隔離柵常常被樹木壓倒或因被水流沖刷而使縫隙變大，導(dǎo)致野生動(dòng)物進(jìn)入路面致死。這就要求養(yǎng)護(hù)部門及時(shí)進(jìn)行問題識(shí)別并進(jìn)行修補(bǔ)，如果忽略這些維護(hù)要求，可能會(huì)導(dǎo)致交通致死率增加以及動(dòng)物通道的有效性下降。

2 野生動(dòng)物通道監(jiān)測與評(píng)價(jià)

野生動(dòng)物通道監(jiān)測方法主要包括：樣線法/樣方法、痕跡法、紅外相機(jī)技術(shù)、GPS項(xiàng)圈、標(biāo)記重捕法、遺傳多樣性分析法等。近年來，采用分子生物學(xué)方法進(jìn)行動(dòng)物通道監(jiān)測和評(píng)價(jià)成為道路生態(tài)學(xué)研究的新領(lǐng)域[12]。

許多國家開展了交通建設(shè)野生動(dòng)物通道有效性評(píng)價(jià)，主要從穿越野生動(dòng)物通道的物種和頻率、影響因素等方面進(jìn)行研究[7]。我國青藏高原藏羚羊自2004年至2007年遷徙期，利用通道進(jìn)行遷徙的數(shù)量逐年增多，上遷時(shí)全部使用通道，回遷時(shí)通道的使用效率提升明顯，2007年達(dá)到 100%，說明藏羚羊等野生動(dòng)物已逐步適應(yīng)利用通道進(jìn)行遷徙，鐵路建設(shè)和運(yùn)營未對(duì)沿線野生動(dòng)物種群交流和繁殖產(chǎn)生影響[13]。

針對(duì)已建成的野生動(dòng)物通道，荷蘭學(xué)者從動(dòng)物穿越角度提出三步驟進(jìn)行效果評(píng)價(jià)：確定目標(biāo)物種、估計(jì)目標(biāo)物種穿越通道的頻率、設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案來對(duì)比實(shí)際穿越率與預(yù)期最低穿越率。目標(biāo)物種應(yīng)清晰具體。目標(biāo)物種穿越通道的頻率大致分為日常穿越、遷徙期穿越和偶爾穿越，不同的穿越頻率會(huì)影響試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。實(shí)際穿越率為目標(biāo)物種實(shí)際穿越通道的頻率，預(yù)期最低穿越率是在通道周邊不受道路影響的區(qū)域內(nèi)目標(biāo)物種的穿越率，試驗(yàn)區(qū)域和對(duì)照區(qū)域的樣方面積、調(diào)查技術(shù)等應(yīng)保持一致，以利于對(duì)比分析。若實(shí)際穿越率低于預(yù)期最低穿越率，表明目標(biāo)物種回避動(dòng)物通道，反之則表明目標(biāo)物種主動(dòng)選擇動(dòng)物通道[14]。

野生動(dòng)物通道的效果評(píng)價(jià)還可以從交通安全、道路致死緩解、動(dòng)物種群穩(wěn)定性等角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，如荷蘭學(xué)者提出四步驟進(jìn)行效果評(píng)價(jià)：確定目標(biāo)物種、設(shè)定預(yù)期目標(biāo)、選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)、設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案。目標(biāo)物種一般應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：交通致死率高、受交通影響大、分布相對(duì)廣泛、野外調(diào)查容易獲取數(shù)據(jù)。預(yù)期目標(biāo)應(yīng)具體且有明確時(shí)間計(jì)劃。評(píng)價(jià)指標(biāo)一般從交通安全、動(dòng)物福利和野生動(dòng)物保護(hù)三個(gè)角度進(jìn)行選擇，交通安全指標(biāo)包括人員傷亡數(shù)量、財(cái)產(chǎn)損失規(guī)模等；動(dòng)物福利指標(biāo)包括交通致死動(dòng)物數(shù)量等；野生動(dòng)物保護(hù)指標(biāo)包括野生動(dòng)物種群規(guī)模或密度隨時(shí)間變化趨勢等。具有嚴(yán)密邏輯的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案對(duì)于判斷動(dòng)物通道的有效性至關(guān)重要，包括通道建設(shè)前后、動(dòng)物通道和無動(dòng)物通道的設(shè)計(jì)方案[14]。

我國交通野生動(dòng)物通道監(jiān)測與評(píng)價(jià)研究主要在青藏鐵路、青藏公路、京新高速公路、環(huán)長白山旅游公路、吉延高速公路、思小高速公路、鶴大高速公路、神農(nóng)架世界遺產(chǎn)地公路、秦嶺林區(qū)公路等開展，監(jiān)測與評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括穿越的物種、頻次、影響因素等方面[15]。缺乏嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案和基于分子生物學(xué)方法從種群穩(wěn)定性角度的研究，因此科學(xué)性和可靠性不足。

3 野生動(dòng)物通道設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)的建議

基于國內(nèi)外野生動(dòng)物通道設(shè)計(jì)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在此提出我國交通建設(shè)領(lǐng)域野生動(dòng)物通道設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)的具體建議。

在通道選址方面，建議野生動(dòng)物保護(hù)部門和交通部門共同完成，可通過成立聯(lián)合工作小組或?qū)＜易稍儠?huì)等形式來實(shí)現(xiàn)，如國道丹阿公路穿越東北虎豹國家公園段動(dòng)物通道選址是通過東北林業(yè)大學(xué)、丹阿公路建設(shè)指揮部等單位共同完成。此外應(yīng)遵循從宏觀到微觀的思路，當(dāng)前我國交通野生動(dòng)物通道選址多基于專家咨詢和宏觀層面分析，缺乏現(xiàn)場監(jiān)測的驗(yàn)證，未來應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)測工作。

在通道設(shè)計(jì)方面，建議結(jié)合緩解目標(biāo)、目標(biāo)物種的具體要求和工程成本及工程限制，盡量多建設(shè)上跨式通道和下穿式通道。鑒于我國通道尺寸、生境誘導(dǎo)、輔助設(shè)施等研究非常薄弱，建議借鑒國外類似研究成果并盡快本土化，以指導(dǎo)我國交通建設(shè)實(shí)際，通過監(jiān)測和工程驗(yàn)證來優(yōu)化和完善技術(shù)參數(shù)，盡早編制我國交通建設(shè)野生動(dòng)物通道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

在動(dòng)物通道評(píng)價(jià)方面，研究人員依托青藏鐵路、思小高速公路、長白山區(qū)公路等工程開展了有益的探索研究，尤其是青藏鐵路動(dòng)物通道監(jiān)測具有國際影響力。建議未來一方面將野生動(dòng)物通道納入生態(tài)安全屏障中，基于生態(tài)廊道和生物多樣性保護(hù)網(wǎng)絡(luò)角度進(jìn)行宏觀層面的評(píng)價(jià)；另一方面基于多角度進(jìn)行微觀層面的綜合評(píng)價(jià)，包括野生動(dòng)物穿越、交通致死、交通阻隔、人員財(cái)產(chǎn)損失等。

目前，我國政府倡導(dǎo)的“一帶一路”國際倡議正在全球穩(wěn)步推進(jìn)。然而近年來工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的矛盾愈加突出，尤其在亞非拉等全球生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)域，國際學(xué)術(shù)界對(duì)我國交通工程建設(shè)野生動(dòng)物保護(hù)工作提出了一些質(zhì)疑，這急需我國交通生態(tài)學(xué)者加強(qiáng)基礎(chǔ)應(yīng)用研究，以從野生動(dòng)物保護(hù)的角度貢獻(xiàn)于“綠色交通”建設(shè)和“一帶一路”國際倡議的實(shí)施。本文結(jié)合國內(nèi)外交通建設(shè)野生動(dòng)物通道設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)最新研究成果，系統(tǒng)梳理了設(shè)計(jì)思路及評(píng)價(jià)方法，結(jié)合我國交通實(shí)際提出動(dòng)物通道設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)的建議，可為將來研究與工程建設(shè)提供參考。