公路建設(shè)中生物多樣性影響及保護(hù)措施初探

趙慧清，彭怡

（1.昆明市政工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司，云南 昆明 650228；2.昆明冶金高等專科學(xué)校，云南 昆明 650033）

1 引言

生物多樣性是地球生命經(jīng)過幾十億年發(fā)展進(jìn)化的結(jié)果，是人類賴以生存和持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。而公路作為一種網(wǎng)絡(luò)型的公共基礎(chǔ)設(shè)施，公路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過程對(duì)動(dòng)、植物物種多樣性及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的影響已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。

2 公路建設(shè)對(duì)生物多樣性的影響分析

2.1 公路建設(shè)對(duì)動(dòng)物多樣性影響分析

2.1.1 生境破碎化

生境破碎化是公路建設(shè)造成生物多樣性喪失的主要因素，所謂生境破碎，是指由于人為因素或環(huán)境變化而導(dǎo)致景觀中原本面積較大的自然棲息地不斷被分隔破碎或生態(tài)功能降低而形成[1]。生境破碎化包括動(dòng)物棲息地面積的減少引起的形態(tài)上的破碎化，以及棲息地內(nèi)部生態(tài)環(huán)境下降引起的生態(tài)功能上的破碎化。

滇西北某地區(qū)道路系統(tǒng)對(duì)云冷杉林景觀因子影響的fragstats分析

道路作為一種線型構(gòu)筑物，對(duì)景觀中的各種能流和物流具有強(qiáng)烈的連接和隔離作用。隨著我國公路的快速發(fā)展，公路系統(tǒng)在空間上呈現(xiàn)出日益強(qiáng)化的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，而道路內(nèi)部質(zhì)地與周邊環(huán)境的差別極大，加上道路的隔離效應(yīng)強(qiáng)化，道路網(wǎng)絡(luò)作為一種景觀要素，在空間整體上導(dǎo)致（或加劇）景觀格局的破碎化，表現(xiàn)為各種斑塊的數(shù)量增加、平均面積減小，斑塊邊緣環(huán)境增加而均質(zhì)的內(nèi)部生態(tài)環(huán)境面積縮小。

在滇西北地區(qū)對(duì)滇金絲猴生境進(jìn)行調(diào)查的過程中發(fā)現(xiàn)，公路系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)滇金絲猴的主要生境云冷杉林造成較強(qiáng)的生境破碎化影響，并且隨著公路里程的增加，生境破碎化影響也逐漸加大。當(dāng)密度較大里程較長(zhǎng)的鄉(xiāng)道及其他道路引入系統(tǒng)后，云冷杉林的總面積（CA）、斑塊數(shù)量（NP）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、總邊緣（TE），邊緣密度（ED）等景觀因子均有明顯的變化，這些變化昭示著滇金絲猴最常棲息的生境在一定程度上的縮小。典型生境的破碎化不利于種群之間的交流，對(duì)其遷移活動(dòng)形成了障礙，增加了種群滅絕風(fēng)險(xiǎn)，其中最大斑塊指數(shù)LPI的減小昭示滇金絲猴生境邊界受到外界干擾變多，其生境質(zhì)量下降。

生境破碎化導(dǎo)致生物多樣性喪失的原因主要有以下幾方面：種群面積減小阻礙了基因的流動(dòng)，遺傳漂變作用凸顯，種群近交增加、生境變小阻止種群的自由擴(kuò)散、外界生物體的侵?jǐn)_（寄生、競(jìng)爭(zhēng)、捕食等）改變生態(tài)過程等，其中最重要的一點(diǎn)就是由于生境的消失造成總體種群面積的普遍減小。

2.1.2 隔離效應(yīng)與遷徙障礙

公路路網(wǎng)對(duì)動(dòng)物多樣性的另一影響因素是強(qiáng)烈的隔離效應(yīng)。隨著道路寬度增大、車流速度的提高，以及高等級(jí)公路封閉設(shè)施的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代道路系統(tǒng)對(duì)道路兩側(cè)之間穿越過程的隔離效應(yīng)明顯增強(qiáng)，很多野生動(dòng)物棲息地被割裂，遷徙路線受到干擾，對(duì)動(dòng)物的遷徙和生存造成了巨大的影響。

2.1.3 路側(cè)“邊緣效應(yīng)”

路域一定范圍內(nèi)鳥類或小型哺乳類動(dòng)物種類及數(shù)量會(huì)有所增加，這種情況的產(chǎn)生原因有兩方面：一是公路建設(shè)導(dǎo)致的“邊緣效應(yīng)”，使得植物物種明顯不同于林內(nèi)，提高了部分動(dòng)物(草食動(dòng)物和鳥類)的食物來源，吸引其前來活動(dòng)，有時(shí)還會(huì)吸引小型哺乳類前來；二是公路兩側(cè)施工遺留的沙礫和粗土，以及部分倒木作用形成的土壤裸露區(qū)域，成為許多鳥類的沙浴地[2～3]。

但由于公路的阻隔效應(yīng)，加上過快的車速會(huì)使動(dòng)物不敢和不能順利穿越公路，造成動(dòng)物致死或回避效應(yīng)。這一效應(yīng)與道路等級(jí)相關(guān)性較高，高等級(jí)公路通行能力強(qiáng)，線位指標(biāo)要求高，形成區(qū)域旅游動(dòng)脈，對(duì)動(dòng)植物擾動(dòng)范圍大，對(duì)動(dòng)物遷徙阻隔效應(yīng)強(qiáng)，運(yùn)營(yíng)期、車速快，造成動(dòng)物致死嚴(yán)重。低等級(jí)公路與等外公路通行能力差，線位指標(biāo)靈活，單位里程公路對(duì)動(dòng)植物擾動(dòng)范圍小，對(duì)動(dòng)物遷移阻隔弱，不易造成動(dòng)物致死。

公路運(yùn)營(yíng)會(huì)使動(dòng)物棲息地質(zhì)量的降低，從而使動(dòng)物產(chǎn)生趨避效應(yīng)，但在運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，路側(cè)野生動(dòng)物會(huì)對(duì)車輛產(chǎn)生一定的適應(yīng)性。在云南某公路路域范圍對(duì)黑頸鶴的道路回避效應(yīng)進(jìn)行調(diào)查顯示，黑頸鶴對(duì)公路車輛已經(jīng)有一定的適應(yīng)（見下圖），它對(duì)公路的行為反應(yīng)與距公路的遠(yuǎn)近程度有較大的關(guān)系，而與黑頸鶴種群數(shù)量、車速、噪聲無直接相關(guān)。

黑頸鶴對(duì)車的行為反應(yīng)（n=44）

2.1.4 利用方式萎縮

公路建設(shè)會(huì)造成大面積的土地裸露和水土流失，并改變沿線土地利用方式和格局，是區(qū)域城市化擴(kuò)張和農(nóng)業(yè)土地利用方式萎縮、自然保護(hù)區(qū)開發(fā)等過程的先導(dǎo)，建成后往往會(huì)誘導(dǎo)建設(shè)用地的空間分布變化，從而導(dǎo)致區(qū)域土地利用類型的變化，從而引起周邊斑塊密度、分維數(shù)等景觀指數(shù)改變，造成景觀破碎化加劇。

在云南的一項(xiàng)調(diào)查顯示，在對(duì)某公路沿線20km寬度地帶1989年～2005年之間的土地利用/覆蓋變化進(jìn)行分析，其結(jié)果表明，沿線建設(shè)用地大幅增加，增幅達(dá)到96.65%，反映為顯著的城鎮(zhèn)化過程，其面積增量的來源主要是水田（占增量的60%）、旱地（占25%）和河谷灌叢（占15%），由此顯示道路發(fā)展及用地帶來的變化，主要影響是壓縮了人工植被類型和次生植被類型的面積。

2.2 公路建設(shè)對(duì)植物多樣性影響分析

2.2.1 建設(shè)過程中植被損失

公路建設(shè)過程中除了路基對(duì)自然空間的永久性占用造成的植被損失外，還有施工期間對(duì)地形、地貌的破壞造成的間接損失[4]。施工期間搭建施工營(yíng)地、人員走動(dòng)、材料運(yùn)輸與堆放，大型機(jī)械設(shè)備的使用及施工棄土的隨意處置通常都會(huì)造成土地被大量占用的局面，大量的植被因覆蓋或擾動(dòng)而死亡，物種多樣性及完整性受到破壞。在地質(zhì)脆弱地區(qū)的施工，還會(huì)誘發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害，甚至于在建成多年后路側(cè)邊坡仍不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，植被無法侵入。

2.2.2 路側(cè)小氣候變化

由于公路建設(shè)導(dǎo)致路側(cè)原有林地被砍伐，密度降低，空氣流通性加強(qiáng)，風(fēng)速的增大不僅會(huì)對(duì)植被造成機(jī)械損傷，還會(huì)增加植被的蒸散，使得受干擾林地中空氣相對(duì)濕度、土壤含水率顯著低于自然林地。林地的砍伐還使得太陽輻射大幅增加，地表反射率的改變和夜間地表熱輻射的增加，地表及土壤表層的溫度仍較差，變大又增加了植物遭受霜害的可能性。這些都對(duì)受干擾林地中喜濕植物的恢復(fù)重建構(gòu)成了生存挑戰(zhàn)，而喜光植物的增長(zhǎng)會(huì)趨于茂盛。以云南某公路路段為例，原生群落中的樓梯草、鱗毛蕨、野半夏、淫羊藿等物種即已隨之消失，而恢復(fù)成功的物種僅有少量苦蕎、鳳仙花、水麻等物種，此外還有紫莖澤蘭侵入。

此外，由于蒸騰速率和蒸發(fā)速率的改變以及攔截降水的減少，受擾動(dòng)路側(cè)土壤水分含量變化幅度加大，地表徑流增加從而導(dǎo)致表土流失。水分循環(huán)的改變還能引起外來物種的入侵，影響枯落物分解速度和土壤動(dòng)物的活動(dòng)等。

公路施工還會(huì)造成土壤環(huán)境的變化[5]，施工建設(shè)過程中對(duì)土體的無序侵入和施工翻動(dòng)使得原有土壤的表土層和腐殖質(zhì)層遭到破壞，而地表植被清除與土層開挖后松散堆積，都增強(qiáng)了風(fēng)蝕、水蝕強(qiáng)度，造成土壤中養(yǎng)分隨風(fēng)蝕、水蝕流失，最終表現(xiàn)為表層土壤中養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)的含量減少，土壤質(zhì)量表現(xiàn)出明顯的退化現(xiàn)象。路域土壤遭受機(jī)械壓實(shí)、人為擾動(dòng)等造成土壤結(jié)構(gòu)受到破壞，通氣和持水孔隙降低，土壤緊實(shí)度增大也令植物難以生長(zhǎng)。

此外，公路運(yùn)行過程中，汽車尾氣排放、輪胎磨損、燃料油泄漏等問題也會(huì)導(dǎo)致路域范圍內(nèi)土壤中重金屬和有機(jī)污染物含量增加，路域土壤受到污染，也會(huì)引起路域小環(huán)境變化。

2.2.3 外來物種入侵

外來物種主要從三個(gè)渠道進(jìn)入公路影響區(qū)域：一是在公路景觀地帶人為種植的景觀樹或?qū)吰轮脖坏娜斯せ謴?fù)；二是在施工和運(yùn)營(yíng)過程中，行駛車輛輪胎上攜帶的外地土壤可能存在外來物種的傳播體；三是隨著路側(cè)小氣候的變化，風(fēng)力加強(qiáng)，外來物種的傳播體可能通過風(fēng)傳播到路域影響區(qū)域。這些都會(huì)對(duì)公路沿線的植物多樣性產(chǎn)生難以估量的潛在影響。

3 生物多樣性保護(hù)對(duì)策

3.1 敏感生態(tài)區(qū)繞行

在公路規(guī)劃選線中，應(yīng)進(jìn)行先期調(diào)查，對(duì)公路路域范圍內(nèi)的生態(tài)敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)，劃出具體的影響范圍，有條件時(shí)適當(dāng)繞行，或采用工程技術(shù)措施，加以跨越，避免直接破壞。

為了保證公路交通與區(qū)域生物多樣性的協(xié)調(diào)發(fā)展，需要科學(xué)評(píng)價(jià)道路交通對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，為公路選線找出對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小的路線走廊和環(huán)境敏感性較高的區(qū)域。基礎(chǔ)調(diào)查[6]要重點(diǎn)調(diào)查野生植物與動(dòng)物及棲息地情況（包括野生動(dòng)植物的種類、保護(hù)級(jí)別、分布情況、生活習(xí)性、活動(dòng)規(guī)律、經(jīng)濟(jì)和學(xué)術(shù)價(jià)值等；動(dòng)物的現(xiàn)存數(shù)量和棲息環(huán)境特征和植物優(yōu)勢(shì)群落組成、植被覆蓋率；公路用地占用林地和草地面積或砍伐林木數(shù)量等）。根據(jù)調(diào)查結(jié)果對(duì)公路路域內(nèi)生態(tài)的影響進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，分析公路建設(shè)可能造成的影響，采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如在重要野生動(dòng)物分布區(qū)的路段設(shè)立警示標(biāo)志、建立重要野生動(dòng)物通道、利用公路邊坡、路側(cè)空地、棄取土場(chǎng)等模擬恢復(fù)野生動(dòng)物棲息地等。在有條件時(shí)盡量繞避野生生物保護(hù)區(qū)，迫不得已時(shí)盡量通過保護(hù)區(qū)的試驗(yàn)區(qū)的邊緣，且盡量提高橋隧比。

3.2 動(dòng)物生境和遷徙通道保留

在詳細(xì)調(diào)查野生動(dòng)物遷徙（移）、棲息地等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，評(píng)價(jià)公路對(duì)野生動(dòng)物生存及棲息地影響，結(jié)合公路土建工程設(shè)置動(dòng)物通道，并進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，以達(dá)到科學(xué)合理的評(píng)估通道的效果。特別是在動(dòng)物致死率高的“熱點(diǎn)”地區(qū)，需要對(duì)不同物種的適宜生境質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，分析評(píng)價(jià)篩選出多個(gè)物種的綜合通行熱區(qū)來建立動(dòng)物通道，以降低公路建設(shè)引起的動(dòng)物致死率。

這里需要注意，動(dòng)物通道的設(shè)計(jì)不僅僅是橋梁、隧道和涵洞，其囊括了柵欄、通道內(nèi)部和入口處景觀生態(tài)設(shè)計(jì)、交通工程配套設(shè)計(jì)、交通管理措施、通道附近棲息地創(chuàng)建等系統(tǒng)工程，需要多個(gè)專業(yè)配合完成。

3.3 施工中植被保護(hù)和鄉(xiāng)土植物保留

施工時(shí)嚴(yán)格控制施工紅線，防止施工活動(dòng)對(duì)植物的破壞，施工完成后需及時(shí)復(fù)墾原有植被，特別對(duì)于原地面表層的腐殖土，可在施工中進(jìn)行收集以備將來地表回填恢復(fù)植被，通過邊坡加固與沿線栽植形成全新植物群落，預(yù)防水土流失。公路的棄土作業(yè)要改隨意橫向棄土為棄土場(chǎng)集中棄土，并采取措施防止棄土對(duì)下邊坡的植被干擾擴(kuò)大，改變目前路側(cè)渣土隨意放置對(duì)植被損失的影響。

橋梁和隧道的施工要避免破壞原生植被的完整性，例如對(duì)隧道洞口“零開挖”，必要時(shí)增加一些明洞以保證隧道洞口的安全，減少開挖用以保護(hù)隧道洞口原生植被的完整性。在橋梁施工中，對(duì)橋下地面植被盡量保留，除橋墩占用的林木其余均不砍伐，與橋梁基礎(chǔ)位置不存在沖突的高大樹木，采取斷頂、截枝的辦法保護(hù)。

施工完成后的人工植被恢復(fù)宜選用適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速的鄉(xiāng)土植物種類，使人工植物群落迅速覆蓋裸露地面，尤其要注意防止人為引入外來植物。在恢復(fù)過程中加強(qiáng)人工恢復(fù)指導(dǎo)，增加人工群落結(jié)構(gòu)豐富度，輔助人工管理，迅速確立近自然的植被覆蓋，強(qiáng)化木本植被建植，控制外來植物。