云南省勐海至孟连高速公路对亚洲象及其栖息地的潜在影响分析

张恒振 王智红 吕 婷 刘 宇 郑 璇 李正玲* 陈明勇*

(1.云南亚洲象教育部野外科学观测研究站，昆明，650500；2.云南大学生态与环境学院，昆明，650500；3.勐海县亚洲象监测预警中心，勐海，666200)

亚洲象(Elephasmaximus)被国际自然和自然资源保护联盟(IUCN)列为濒危(EN)物种，濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES)列为附录Ⅰ物种，在我国也被列为国家一级重点保护野生动物，具有重要生态保护和科研价值。中国现存野生亚洲象种群数量约300头，仅分布于云南省西双版纳傣族自治州、普洱市和临沧市[1]，在栖息地选择[2]、食性及行为学[3-5]、栖息地评价[6-9]、人-象冲突[10]、廊道[11]等方面的研究较深入，涉及道路交通对亚洲象影响的研究主要集中在思茅—小勐养高速公路[11]、思茅—澜沧高速公路[12]、思茅至江城高速公路[13]和玉溪—磨憨铁路[14]4条线路上。拟建勐海至孟连高速公路(以下简称“勐孟高速”)全长约99.4 km，起点位于普洱市孟连县的景信乡朗勒村附近，途经普洱市澜沧县的东回镇、糯福乡、酒井乡、惠民镇，穿过西双版纳傣族自治州勐海县的勐满镇、勐遮镇后，止于勐海镇曼真村附近，与景洪—勐海高速公路相连。该条高速公路建成后将有效缩短勐海县至孟连县之间的通行时长，加快信息、物资流通，对这一地区的经济发展具有重要意义。经设计单位线路比选，勐海至孟连高速公路优选线路将穿越勐海县野生亚洲象活动区。为了了解本条高速公路的修建对当地亚洲象可能造成的潜在影响，本文于2019年1月—2020年2月开展了研究，结果报道如下。

1 研究区域概况

勐海至孟连高速公路设计路基宽度25.5 m，以双向四车道高速公路标准建设，设计速度80 km/h，是云南省沿边高速公路的重要组成路段。该条拟建高速公路共涉及勐海、澜沧和孟连3个县，本次研究区域设定为沿线两侧各1 km范围内，总面积约198.8 km2(图1数据来源于国家地理信息中心发布的2019年公众版1∶100万2000大地基准矢量数据)。

整个研究区域内最高海拔1 921 m，最低海拔824 m，海拔落差较大，立体气候明显，属亚热带季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，年温差小，年平均气温18.7—20.1℃，年平均日照2 088—2 412 h，雨水充足，年均降雨量1 341.0—1 551.8 mm，其中多雾是勐海县境内坝区(盆地)的气候特点，年均雾日数达107.5—160.2 d。

2 研究方法

2.1 数据采集

2.1.1 访问调查法

通过对当地林业和草原管理部门的工作人员、亚洲象监测员以及较为熟悉象群的居民进行访问，获取当地亚洲象种群数量、分布、活动区域、种群动态、硝塘分布等信息，为实地调查提供基本信息。

2.1.2 无人机调查法

野生亚洲象体型巨大，常活动于山地沟谷，警惕性强且有攻击性，传统种群数量的统计方法具有较多局限[15]。本次亚洲象的种群数量调查采用无人机调查法。无人机采用“DJ御”和“DJ悟”两种型号的大疆系列民用无人机，分别搭载光学变焦(白天)及红外热成像镜头(夜晚)对亚洲象的影像进行采集。为确保统计的准确性，影像资料的获取要求高分辨率，多角度拍摄每头象的个体识别特征，尤其是耳朵缺刻、身体上的疤痕及雄象的象牙长短等。

2.1.3 样方法

采用样方法对研究区域的植物、植被进行调查。选取亚洲象适宜生境中重要的植被类型，结合实际的地形地貌划定植物样方，样方规格为30 m×30 m大小，每个样方内设5个1 m×1 m的草本小样方，对样方内乔木、灌木及草本的种类、郁闭度、丰富度进行调查，采用《植物样方记录表》详细记录。结合对研究区域卫星遥感影像的解译与实地的调查判别，对拟建高速沿线(左右1 km)的植被类型进行分类和统计。本研究中共设置植物样方7个，其中季风常绿阔叶林2个，旱地、暖热性针叶林、热性灌丛及灌草丛、人工林、热带雨林及季雨林各1个，部分随机样线的调查结果也一并进行统计。

2.1.4 痕迹跟踪法

本次亚洲象的轨迹调查采用痕迹跟踪法。亚洲象体型巨大，活动后留下的足迹、粪便、食痕等都较为显著且易于识别，采用制作好的《动物痕迹调查记录表》进行记录，并结合手机应用“户外助手”软件，以KML格式记录亚洲象迁移轨迹。

2.2 数据处理

2.2.1 亚洲象个体识别、数量统计

将无人机拍摄到的影像数据进行仔细辨别，依据影像中亚洲象形态特征(象牙长短、耳朵缺刻、身体上的疤痕等)进行个体识别，仔细辨别、区分每一个个体。为防止出现错记漏记，易混淆的个体采用多张照片或多段视频资料比对确认是否为同一个体。为确保统计的准确性，将统计结果及辨别出的个体照片及视频请当地亚洲象监测员和护林员进行一一核对，最终得到分布于拟建高速公路沿线的亚洲象群体种群数量。

2.2.2 亚洲象食性植物多样性及植被适应性分析

将本次样方调查获得的植被、植物数据与已发表的中国亚洲象食性植物名录[4-5]进行比对，统计获得研究区域内亚洲象食性植物的种类、数量，并分析亚洲象采食偏好；依据各植被类型对亚洲象所提供的隐蔽性差异，评估整个研究区域内植被对亚洲象提供的隐蔽效果。

2.2.3 亚洲象活动轨迹及迁移通道制图

将野外跟踪调查获得的亚洲象迁移数据(KML格式)轨迹导入ArcGIS 10.2软件，结合拟建高速的桥梁、隧道规划的矢量图层，叠加分析亚洲象穿越拟建高速的通道位点，以及与工程项目的位置关系。绘制结果请当地亚洲象监测员、护林员及目击村民进行确认校准，获取亚洲象穿越拟建高速的准确位点。

2.2.4 ArcGIS空间分析

以地理空间数据云(http：//www.gscloud.cn)下载的30 m×30 m数字高程模型(DEM)为基础，借助ArcGIS水文分析插件提取拟建高速公路涉及区域的汇流水系。利用空间缓冲分析对调查所获的硝塘分布位点和提取的水系矢量图层进行空间缓冲分析，缓冲距离上参考郎学东等[7]在南滚河所做的亚洲象栖息地生境因子评价结果，分析拟建勐海—孟连高速公路对亚洲象利用硝塘及可利用水源地产生的潜在影响。

3 结果与分析

3.1 亚洲象种群数量统计结果

西双版纳勐海—普洱澜沧亚洲象种群早期活动于澜沧县糯扎渡镇和发展河乡，2011年后迁入勐海县，进而形成了以勐阿—勐往—发展河为核心的辐射扩张，2019年间象群则主要在勐海县辖区分布活动[16]。本次调查共记录到野生亚洲象数量为17头，为孤立的小种群，其中14头由雌象、亚成体象和幼象组成的象群常年在一起生活，象群有时会有短暂的分群与合群现象，但同属一个象群；另外3头成年雄象间歇性地与象群一起活动，有时会离开群体单独活动。

3.2 亚洲象栖息地植被、植物及食性植物调查结果

本次调查共记录拟建高速沿线8种植被类型，分别为旱地、季风常绿阔叶林、暖热性针叶林、热带雨林及季雨林、热性灌丛及灌草丛、水体、水田、人工林(图2)。依据遥感影像图层解译，利用ArcGIS 10.2分别计算各植被类型的分布面积(表1)，其中热性灌丛及灌草丛分布最广，人工林次之，占比最少的为水体。

表1 研究区域内各植被类型的面积及比例

除了能为野生动物提供优质的食物资源，植被也是野生动物躲避天敌的必要条件，就隐蔽效果而言，热带雨林、季风常绿阔叶林，人工林对亚洲象所能提供的隐蔽性最好，针叶林、灌草丛、竹林次之，水田，旱地最差[13]。从研究区域内植被的分布来看，该区域内大部分区域均能对亚洲象提供较好或适中的隐蔽性，满足它们的生存需求。

本次调查中共记录高等植物136种，隶属41目57科117属，其中包括亚洲象食性植物40种，隶属18目24科37属(表2)。依据陈明勇等[4]对亚洲象采食不同植物偏好的统计，对本次调查统计的40种植物进行了亚洲象采食偏好分析。从亚洲象对植物的喜食程度来看，作为“基本食物”的植物共有12种；占食性植物总数的30%；“一般食物”11种，占27.5%；“偶食食物”5种，占12.5%；替代食物12种，占30%，表明该区域植物物种组成对亚洲象取食十分有利。在这些食性植物中，作为亚洲象最喜食一类野生植物，如扁担藤(Tetrastigmaplanicaule)、白花羊蹄甲(Bauhiniaacuminata)、小果野蕉(Musaacuminatavar.acuminata)、大果榕(Ficusauriculata)、单穗鱼尾葵(Caryotamonostachya)、马唐(Digitariasanguinalis)、狗尾草(Setariaviridis)、黄竹(Dendrocalamusmembranaceus)等，在本区域均有分布，但数量不多，生物量也十分有限。另一类野生食性植物，如中华地桃花(Urenalobatavar.chinensis)、思茅杭子鞘(Campylotropisharmsii)、大叶仙茅(Curculigocapitulata)、白茅(Imperatacylindrica)、粽叶芦(Thysanolaenalatifolia)、鸭跖草(Commelinacommunis)、翠云草(Selaginellauncinata)、薯蓣(Dioscoreapolystachya)等，虽然分布面积大，数量较多，生物量也大，但它们并不是亚洲象最喜爱的食物，亚洲象只会适量采食。而在此区域内人工大量种植的甘蔗(Saccharumofficinarum)、稻(Oryzasativa)、玉蜀黍(Zeamays)等，均为亚洲象特别喜欢采食的基本食物，适口性好且集中连片种植，这些大量的食物资源将吸引亚洲象前往采食，因此，象群或独象在取食过程中，会以当地大量人工种植的甘蔗、水稻、玉米等农作物、经济作物为主要食物。

3.3 拟建勐海—孟连高速公路对沿线亚洲象的迁移阻碍

根据现场调查及访问信息，拟建勐海—孟连高速公路穿越了西双版纳勐海—普洱澜沧亚洲象种群在勐海县勐满镇的活动区域，高速公路的建设将会对象群的栖息地造成一定程度的挤压和分割，阻隔象群在高速公路南北两侧的迁移。另外，在拟建勐海—孟连高速公路的北侧约2 km处还有G214国道(二级公路)，其走向与拟建勐海—孟连高速公路大致相同且相距较近，来往车流密集(图3)。象群在南北迁移时需连续穿越2条交通线路时，可能会面临更大的心理负担且伴随有道路致死的风险[17]。两条道路的平行分割，使两条道路间形成了宽度约1—3 km的带状生境。我们在调查中发现，象群离开班倒小寨首次靠近G214国道尝试穿越南迁时，它们并没有顺利通过G214国道，人为的环境压力造成象群狂躁不安并发生了惨重的人员伤亡事件[18]，随后象群回退到天然林地平息后再次尝试穿越，成功跨越后在拟建勐海—孟连高速公路南侧多个村寨活动，停留数月后折返，从原迁移通道位点再次穿越拟建勐海—孟连高速公路返回公路北侧。象群对迁移路线的重复利用，有效避免了再次面临压力较大的陌生环境，从而引发群体躁动。

3.4 勐海亚洲象种群的迁移通道

在众多野生动物保护措施中，建立动物通道是有效的保护措施之一，根据野生动物的习性，通常可分为上通道、下通道、隧道等几种[19]。勐海至孟连拟建高速公路的设计中全段规划了桥梁70座，跨度总长达21 290 m；隧道33座，累计长38 545 m，桥隧比高达62.03%(图4)。本次调查共发现1处野生亚洲象穿越拟建高速的通道位点，象群于2019年8月下旬，在勐海县勐满镇G214国道52 km处附近穿越拟建勐海—孟连高速公路规划线路，随后在多依树老寨、勐囡、景飘、南达等多个村寨活动，并于2020年2月18日折返沿原路线再次跨越拟建高速公路到达班倒村委会老胖寨村小组。实地跟踪到的亚洲象轨迹信息准确地显示了象群跨越拟建勐海—孟连高速公路的位置分布。利用ArcGIS将跟踪记录的KML格式文件进行格式转换，对比工程项目的桥梁及隧道规划矢量文件，发现该次亚洲象跨越区域为勐满镇多依树3号隧道的规划区(图5)，该隧道呈东西走向，规划长度600 m，隧道起点100 m处接K58+520 T型桥梁，隧道设计长度可满足野生亚洲象群的迁移需求，隧道出口的K58+520 T型桥梁也可作为备选通道。

3.5 拟建勐海—孟连高速公路对亚洲象利用硝塘的潜在影响

硝塘作为亚洲象在野外环境中获取盐分的重要场所，对亚洲象的生境选择具有重要意义。通过访问和实地的调查，本次在拟建勐海—孟连高速公路沿线共记录到亚洲象利用的硝塘22处，集中分布在勐海县勐满镇辖区，这些硝塘分布在拟建高速公路的南、北两侧，分布相对均匀。在ArcGIS 10.2上，以拟建高速左右1 km生成缓冲区后，发现其中3处硝塘与拟建高速的距离小于1 km(图6)。结合调查的亚洲象行进轨迹和亚洲象在当地停留时长进行综合判断，我们认为所受高速干扰的3处硝塘亚洲象利用程度均相对较低。空间位置上，勐海—孟连高速公路的修建虽然不会直接导致亚洲象利用硝塘数目的减少，但在高速公路施工期和运营期，施工作业及通行车辆的干扰将使亚洲象对这些硝塘的利用率大大降低。

3.6 拟建勐海—孟连高速公路对沿线水系汇流的干扰

水系是流域地形作用下水流汇集能力的体现[20]，自然环境下水源的充沛与否往往在动物选择栖息地中占较高权重。水源一方面能保证野生动物机体对水分需求，同时附近植被的生长较为茂密，从而提供更优的食物资源和隐蔽场所。亚洲象移动路线相对固定，且有沿着水系移动的习性[21]。同时我国亚洲象分布区均属于热带地区，在河流中洗浴降温、嬉戏玩耍也是亚洲象日常活动中的重要内容。

以拟建勐海—孟连高速公路涉及的各乡镇高程数据(DEM)为基础提取的水系分布(图7)中可以看出，该区域的水系汇流在地表分布相对均匀，存有大量的小支流。对水系汇流的缓冲分析发现，拟建勐海—孟连高速公路占用地表水系汇流区域主要集中分布在勐海县勐满镇与澜沧县惠民镇交界及以西路段，其中惠民镇最多，占29%；涉及亚洲象活动区域的勐满镇占11%，为勐满镇全镇水系服务面积的6.8%，集中分布在K59—K63+500和K48+300—K52路段(图8)。结合图4和图8可以看出，拟建勐海—孟连高速公路的中西段规划有大量桥梁和隧道来替代地表铺设路面，桥梁和隧道的采用，除了能为高速公路两侧亚洲象等野生动物的通行提供便捷外，对有效减缓高速公路线性工程对地表径流的干扰，维持自然水文同样具有重要价值。

4 讨论

拟建勐海—孟连高速公路沿线分布着西双版纳勐海—普洱澜沧亚洲象种群，本次调查发现，该亚洲象种群数量共计17头，由1个14头的象群和3头独象组成，是近年来受地理隔离后形成的孤立小种群，十分有必要加强这一极小种群及栖息地的保护。我们的调查发现，在拟建勐海—孟连高速公路沿线可供亚洲象采食的食物资源丰富，但特别喜食的野生植物生物量较少，不能满足该亚洲象生活需要，而大面积人工种植的甘蔗、水稻、玉米等作物吸引着象群及独象前往采食，这可能是当地人-象冲突严重的重要原因。拟建勐海—孟连高速公路的修建除了会导致部分植物的受损外，也将对当地象群的活动区域造成进一步挤压和分割，成为象群在跨越G214国道后继续南迁时的又一道通行屏障。两条道路之间形成的狭长带状生境，受高速运营期车辆噪声、灯光的持续影响和人为干扰，可以预测亚洲象在此区域内活动的概率将会大幅降低。食物资源和栖息领地的缩减，使亚洲象进入农田盗食作物的风险将随之增大，人-象冲突的风险也会增加，对当地居民的农业生产及人身安全带来隐患。

作为我国首次开辟亚洲象通道的云南思茅—小勐养高速公路，在亚洲象通道使用后的监测中发现，与亚洲象原迁移路线重合的通道拥有更高的被利用率[11]。拟建勐海—孟连高速公路在勐海县勐满镇多依树3号隧道的位置与象群迁移路线交叉，在不干涉亚洲象迁移路线的前提下，拟建高速公路在该区段以隧道的形式实施修建，隧道上方可为亚洲象及其他野生动物的南北迁移提供理想迁移通道，一定程度上避免了道路对野生动物致伤、致死的安全隐患，同时也可以避免亚洲象对过往的车辆和行人构成威胁。

亚洲象由于体型巨大，在桥梁等路下式通道的建设中对通道的高度及跨度往往要求较高，为最大程度地保证象群穿越高速的顺畅和安全，建议对桥梁的规格设计重新做出调整，如增加桥梁跨度或提高桥墩高度等。拟建高速公路设计的大量桥梁和隧道，除了能满足沿线象群及其他野生动物的通行需求外，对地表径流的保持也将起到积极作用。在今后山区高速公路的规划、设计和建设中，为减少道路对动物的迁移阻碍及致伤、致死，高比例的桥梁和隧道的设计值得大力提倡和推广。

亚洲象具有极为灵敏的听觉和对震动的感知能力，在高速公路施工期间，当象群或独象离施工场地较近时，有关管理部门应严格禁止从事开山炸石、爆破、大型机械等噪音较大的施工作业。运营期间，为确保象群对隧道上方迁移通道的适应，减缓通行时的压迫感，可在通道的出入口人工种植亚洲象喜爱程度较高的野芭蕉、棕叶芦等土著物种引导象群通行，在距离亚洲象通道较近的K57—K59路段布设隔音屏障，并采取限速通行、严禁鸣笛等交通管制。

致谢：本研究野外调查中得到了西双版纳傣族自治州林业和草原局、勐海县林业和草原局、勐海县亚洲象监测预警中心、勐满镇林业站等单位的大力支持，在此表示衷心感谢！