秦岭终南山公路隧道2#竖井施工对野生动植物及其生境的影响*

吴逊涛,段文东,王俊峰,张洋溢,蔺俊武

(陕西牛背梁国家级自然保护区管理局,陕西西安 710100)

牛背梁自然保护区是以保护羚牛、林麝等野生动物及其栖息地为主的野生动物类型保护区,生物多样性丰富,拥有秦岭东部地区保存相对完整的天然林资源。秦岭终南山公路特长隧道(单洞全长18.02 km)从保护区下部通过,中间设有三个通风竖井,其中2#通风竖井位于保护区实验区,深度达660余m,工程建设始于2005年底,2008年基本完工,长达数年的项目施工及建成后运营期间,对该区域野生动植物资源及栖息环境产生的确定性和不确定性影响,进行有效评价,并采取相应保护措施,就显得非常关键和重要。据此,结合该项目《环境影响报告书》有关内容,我们就工程建设对该区域野生动植物及其生境的影响,开展了持续性监测研究工作,以期为有效保护自然资源提供基础依据和经验。

1 研究地概况

1.1 动植物资源现状

牛背梁自然保护区位于秦岭山脉东段,集中丰富的生物多样性资源构成了秦岭生态功能区不可缺少的有机组成部分。区内海拔为1 000～2 800 m,植被垂直带谱明显,动植物区系复杂,种类繁多。已知区内有种子植物105科433属950种,中国特有属12个,特有植物种459种,秦岭特有种55种,国家和省级保护植物17种[1]。有兽类60种,鸟类124种,两栖爬行类 27种,国家保护动物28种,其中一级保护动物4种,二级保护动物24种[2]。

秦岭终南山公路隧道2#通风竖井位于牛背梁自然保护区秦岭北坡石砭峪水洞子沟内,该区域海拔1 200～2 800 m,直通牛背梁主峰。沟口地形开阔,总体山势陡峭险峻,水流落差大,成“V”型峡谷。

植被类型由低海拔至高海拔分别为:中山下部的阔叶林、竹子-华山松林、竹子-红桦林,分布的国家级保护植物有秦岭岩白菜、羽叶丁香[1]等,分布的国家保护动物有林麝、豹、鬣羚、斑羚、黑熊、细鳞鲑等[2],高海拔区是主要保护物种―羚牛的分布活动区域[3]。

1.2 2#竖井基本情况

秦岭终南山公路特长隧道2#通风竖井地处海拔1 750 m,属保护区实验区,竖井深度660余m,地面上高度超过 30 m,仅距核心区300 m,为竖井服务的施工便道全长5.4 km,弃渣场设在水洞子沟。该项目申请及批复的计划占用林地总面积9.87 hm2。

通风竖井建设始于2005年底,井筒施工采用大型立体机械化配套作业,钻爆法凿岩,提升吊桶出渣,渣石全部由井口运出,弃渣占用水洞子沟河道。为加强入区人员管理,石砭峪保护站对施工人员实行入区许可证制度,经保护站登记,常年在保护区内施工人员达230人/年,集中活动于海拔1 200～1 800 m区间。

2 研究方法

2.1 监测样线设置

为了准确评估施工建设对该区域的影响程度,采用样线和样方相结合的方法,将该区域植被类型图叠加在1:50 000地形图上,按照最短距离、穿越最多生境类型、兼顾不同地形地貌的原则,遵循科学性、合理性和可操作性要求,从水洞子沟口海拔1 200 m起点,至牛背梁顶海拔2 800 m处,设立一条监测样线,水平长度8 km,垂直落差1 600 m,穿越该区域三个主要生境类型。

样方设置。沿监测样线从起点海拔每升高50 m或水平行进300 m设置1个样方,大小为10 m×10 m,按正南正北方向设置,并在四角做永久性标识,用GPS定位。沿线共设置样方16个,依次编号登记。

2.2 监测濒次和野外记录

1年监测4次,每季度的最后1个月进行。

样线观察带宽30 m,详细记录样带上发现的野生动物痕迹或实体的数量、海拔、距样线距离、人为干扰类型和程度等参数,并在1∶50 000地形图上标记实体或痕迹分布点。样方调查主要记录海拔、坡位、植被类型、距水源距离、野生动物对生境的利用程度、人为活动对自然植被的干扰强度及发生的时间等信息。

2.3 数据处理

按照研究的主要内容和目的,为能直观反映出工程建设对保护区的影响程度,野生动物活动分布情况和人为活动的干扰类型和强度采用密度指数法[4]进行处理,按时间分三个阶段对野生动物活动分布情况的数据进行对比,反映该区域及较大范围内野生动物的分布变化趋势。对人为活动和自然植被的干扰程度,依据定期监测结果,结合日常巡护和管理情况,综合分析确定其影响。

3 研究结果

3.1 野生动物分布活动情况

至2008年第二季度,获得野外监测原始数据表110 份,经分类汇总,按 2005、2006～ 2007、2007～2008年三个阶段统计监测数据,进行对比分析,结果见表1。

表1 野生动物种类及分布活动对比

统计数据分析显示,至2005年第三季度未,该区域分布活动的野生动物主要有鬣羚、斑羚、野猪、金钱豹和羚牛,密度指数均值为16.88。二号竖井施工建设开始后,初期阶段野生动物种类迅速减少,物种个体密度指数和均值显著下降,以2005年为基数,下降率为80%。至2008年第二季度监测结果,野生动物种类增多,无论是个体还是均值,密度指数均有所回升。根据监测数据分析,鬣羚、斑羚和野猪主要活动于海拔 1 100～2 200 m区间[2],野猪分布较低,竖井施工对鬣羚和斑羚的干扰最大,其种群已开始局部外迁;受施工影响,金钱豹的活动范围[2]由海拔1 400 m抬升至2 200 m以上,活动范围明显缩小;羚牛属于高寒动物,主要活动于海拔2 500 m以上区域[3],偶见于海拔2 200 m左右,工程建设对羚牛的分布活动干扰不明显。

3.2 自然植被的干扰破坏情况

工程建设对自然植被的干扰破坏主要表现在三个方面:施工便道、竖井场地和弃渣场用林地采伐林木对自然植被的影响,施工期间有意或无意对自然植被造成的破坏,以及产生的其它方面干扰和影响。

3.2.1 林木采伐对自然植被的影响 项目建设占用林地采伐林木,是对自然植被干扰影响最主要和最直接的因素,首先表现为该区域生物总量减少。依据该项目《使用林地可行性报告》关于森林资源调查和现场查验报告,以及西安市林业局关于林木采伐的批复,项目区拟采伐森林蓄积总量563.1 m3。施工建设期间,根据石砭峪保护站监测调查统计数据,实际林地占用面积经测算为7.3 hm2多,仅占批复用林地面积的74%;实际采伐蓄积量不足120 m3,仅占设计采伐量的21%;该区域金钱槭、羽叶丁香、秦岭岩白菜等保护植物未受到干扰破坏,生长状况良好。采伐量减少的主要原因:一是由于施工便道建设坚持在满足基本通行条件的前提下,以不采伐林木为最佳方案的原则,采取缩小路面宽度、提高线路纵坡比例、较陡山坡或沟谷利用悬空架设形式等措施,主要占用河道和林间空地,有效减少了林地占用和林木采伐量。二是根据工程建设的实际情况,及时调整了弃渣场的位置和石渣堆放方式,采用了更加有利于森林资源保护的弃渣方案,不仅有效减少了林地占用面积,更为重要的是有立木林地占用面积减少,无立木林地及非林地占用面积增加。

3.2.2 施工期间对自然植被的干扰和影响 竖井施工期间,由于建设单位保护措施落实,石砭峪保护站日常巡查和管理到位,并未发现对林木造成较大的砍伐和破坏,对自然植被和生物的干扰主要体现在:一是由于工程建设影响,工作人员在竖井施工区周边砍伐了数十余棵幼树。局部道路维护需要,林间取土造成局部地区数百平方米林地和地被生物的破坏。总体评价影响甚微。二是工作人员休息活动期间造成施工区外50～100 m范围内,踩踏及其它干扰现象严重,但该种干扰对森林生态功能的总体影响很小,对野生动物的活动影响也非主要因素。

3.2.3 流域及水生生物的影响 该流域影响范围为海拔1 200～1 800 m区间,严重影响范围为海拔1 600～1 800 m。主要影响因素是弃渣造成河道局部地形发生改变,河流排泄受阻对两侧山体冲刷易形成新的自然植被破坏区。但目前监测结果显示,由于工程建设需要,施工期间建设单位采取了必要的泄流措施,流域影响并不明显,其中一个值得注意的关键因素是:施工结束后,渣场挡土设施及表面排水设施建设一定要到位,避免影响的滞后性形成该区植被保护工作的隐性问题。

对水质及其水生生物的影响主要是扬尘和弃渣造成水质混浊,流水中矿物质成分增加,虽未对水中矿物质成分进行检测,但由于水洞子沟流量相对于石砭峪正河,水量较小,监测结果显示,截止目前还未发现分布于该区的国家二级保护水生动物-细鳞鲑的活动出现异常,表面观察,细鳞鲑的生存并未受到明显干扰和影响。

3.3 人为活动干扰现状

样线调查重点对海拔1 800 m以上非施工区人为活动干扰类型和强度进行统计分析,主要观察项目建设对其它区域的干扰和影响,同时还可以反映工程建设期间,保护措施是否落实到位。结果见表2。

表2 人为活动类型及强度对比

人为活动干扰现状监测结果显示,工程建设初期,海拔1800 m以上非施工区人为活动干扰现象较为严重,密度指数均值为18.33,其中还发生了砍伐林木现象,经调查,主要砍伐树种为阔叶杂木幼树,经调查处理后,该种破坏行为消失。此后的两年内,由于保护措施到位,人为活动干扰类型和强度明显下降。根据监测数据分析,人为干扰主要集中在海拔1 800～2 100 m区间,统计所有活动痕迹,92%的干扰行为发生于该区间范围内,特别是2007～2008年,海拔 2 100 m以上高海拔区域未发现一起人为活动痕迹。

4 分析评价

4.1 工程建设对施工区及相邻范围内野生动物的影响较大

石砭峪水洞子沟由于特殊的地形条件,通行困难,保存相对完整的天然林给野生动物提供了较佳的栖息环境,长期以来,人为活动仅限于挖药、采集等,对野生动物的干扰影响呈现出随机性特点,分布于施工区域的野生动物主要有:金钱豹、鬣羚、斑羚、野猪及其它一些小型动物,其中金钱豹的活动范围最低海拔在1 400 m左右。2#竖井施工建设开始后,爆破及施工机械噪音、车辆行驶干扰和进入林区人员突增,对野生动物干扰的随机性转化为持续性系统压力,生存环境恶化,以施工区为核心,受噪音波及影响,工程建设初期(2006～2007年)水洞子沟地区已形成了一个野生动物分布“空白区”,依据监测数据测算,“空白区”面积约为1.5 km2,在其外围形成了一个野生动物分布“稀少区”,面积约2 km2。金钱豹的活动范围抬升至海拔2 200 m以上区域,鬣羚、斑羚、野猪等动物向干扰较小的水洞子沟两侧及以上区域迁移。对相邻较大范围内野生动物的直接影响体现在:与施工区相邻的干扰较小地区的野生动物种群密度增加(与之相邻的石砭峪正河近两年的监测结果也反映了这一趋势),大范围内野生动物分布平衡被打破,群间及群体内个体竞争加剧,这种竞争的持续性和长期性将迫使部分野生动物个体或死亡或再次向外迁移,最终导致该区域范围内野生动物分布活动的时空格局发生改变。但从目前监测结果来看,还未发现这一令人担忧的、趋势性的变化特征。

2008年两个季度的监测结果反映,野生动物分布“空白区”的外缘地带,又出现了鬣羚、斑羚和野猪的活动痕迹,活动密度有所上升,尽管对生境的利用率尚低,且未发现幼体活动痕迹,但“空白区”面积缩小,这一变化的趋势令人欣喜。2#竖井施工结束后,野生动物何时恢复到施工前的水平,恢复期持续多长时间,将取决于弃渣场和施工区场地的植被恢复情况,以及项目运营期间可能产生的噪音和振动污染等因素。因此对该地区野生动物的监测就具有长期性特点,以观察项目建设和营运对野生动物干扰和影响的程度,对采取有效保护管理措施提供经验和依据。

4.2 自然植被遭到局部损失,森林生态功能总体影响较小

2#竖井施工建设致使该区域保存较为完整的天然林区形成了一个带状通道,造成林地损失和森林蓄积减少。在工程建设期间,由于建设单位和石砭峪保护站,始终坚持保护优先的原则,并采取了相应的保护措施,损失的森林蓄积量仅占设计损失量的21%左右,因地制宜调整渣场方案使森林面积损失减少近1.33 hm2,采伐的林木以栎类和常见的杂木为主,沿线保护植物未遭到干扰和破坏,因此该区自然植被虽然遭到局部损失,但植物种类的丰富度依然保存相对完整,生态系统中生物物种的丰富性没有受到明显干扰和影响。

森林生态功能是乔木层、灌木层、地被物以及其它生物因子综合作用的结果,健康完整的森林生态系统的典型特征是:树种多样,结构复杂。虽然施工区域森林蓄积总量减少了120 m3,按损失的森林面积计算每667 m2为1.1 m3,但依据森林资源调查数据,该区平均单位蓄积量每667 m2为4.7 m3,相比之下损失量所占比例较小,森林资源破坏强度低,林分质量没有显著下降,树种的多样性,结构的复杂性,依然具备天然次生林的基本特征,该区森林生态功能总体影响较小。

4.3 施工便道的诱导和逼近效应突显,资源保护难度增加

水洞子沟区域良好的天然林环境,主要得益于该区相对复杂的地形条件,交通不便,人力破坏的可及度和人为破坏的强度始终有限。2#竖井施工建设在该地区修建的长达5 km,宽约7 m的林区便道,极大改善了局部道路通行条件,受道路的诱导作用,进入这一区域的人员和车辆增加,可及的范围和深度增加,道路终点距离保护区核心区仅300余m,进入人员逼近保护区核心区域,对野生动物生存栖息环境形成新的干扰源。同时,由此引起的一些非法行为,如盗伐、偷猎、未经许可进入旅游等,都将可能对牛背梁自然保护区产生较大干扰。该区域资源保护工作难度随之加大。

5 建议

5.1 调整监测内容和计划,突出监测重点

目前开展的监测研究工作主要是施工建设期间对野生动植物的影响和干扰,随着施工期结束,监测重点还应包括:2#竖井运营期间产生的噪音及振动污染、排出的废气和当地的扩散条件、施工便道的诱导和逼近效应大小、以及由此引起的对野生动物活动的干扰和自然植被生长的影响情况。同时考虑在水洞子沟两侧适当区域内增设辅助监测样线,以准确观察评价野生动物的分布活动趋势。通过长期、持续性的观察研究,才能确切反映项目建设和运营对该区域野生动物的实际影响。

5.2 注意恢复施工场地的自然景观

施工结束后,要尽可能恢复原有的自然景观,首先弃渣场表面必须进行覆土绿化,临时用地应彻底清除工程垃圾,松土还林,尽可能减少工程建设产生的裸露面。在进行生态恢复设计时,以维护和保持自然生态系统为原则,不引入外来物种,给该区域的野生动物以安全的生存信号。

5.3 重视局部破坏山体和弃渣场的稳定性

按照监测结果,2#竖井施工区存在的一个关键因素是:弃渣场的排洪设计(即渣场坡度、坡体防护以及表面排水设计等)是否完善和到位,以及局部受破坏的山体是否稳定,这关系到该流域的水土流失、以及由此造成的对周边相应范围内自然植被的大面积破坏。该条意见应引起建设单位的高度重视,按照有关规范和标准,在验收合格后,方能完全确定2#竖井工程正式竣工,避免给以后的植被保护工作留下隐患。

5.4 完善管理措施,加强资源保护工作力度

随着2#通风竖井施工进入后期,石砭峪保护站应及时调整保护管理方式和方法,在完成日常承担的各项监测任务外,结合变化的外部环境,根据监测结果,逐步采取有效措施,防止产生新的人为活动干扰源,确保该区域野生动植物资源安全。

致 谢:感谢牛背梁保护区石砭峪保护站全体工作人员在监测研究资料收集过程中所做的辛勤努力。

[1] 李景侠,蔡 靖,康永详,等.陕西牛背梁国家级自然保护区珍稀濒危保护植物研究[J].西北林学院学报,1999,14(2):12-18.

[2] 曾治高,宋延龄,麻应太,等.牛背梁自然保护区食肉目和偶蹄目动物的区系特征与生态分布[J].生态学报,2005,25(9):2249-2255.

[3] 麻应太,田联会.牛背梁自然保护区羚牛的分布与数量[J].兽类学报,2002,22(4):248-253.

[4] 刘诗峰,张 坚.佛坪自然保护区生物多样性研究[M].西安:陕西科学技术出版社,2002.