公路建设中生物多样性影响及保护措施初探

赵慧清，彭怡

（1.昆明市政工程设计科学研究院有限公司，云南 昆明 650228；2.昆明冶金高等专科学校，云南 昆明 650033）

1 引言

生物多样性是地球生命经过几十亿年发展进化的结果，是人类赖以生存和持续发展的物质基础。而公路作为一种网络型的公共基础设施，公路的建设和运营过程对动、植物物种多样性及生态系统结构与功能的影响已经引起了广泛的关注。

2 公路建设对生物多样性的影响分析

2.1 公路建设对动物多样性影响分析

2.1.1 生境破碎化

生境破碎化是公路建设造成生物多样性丧失的主要因素，所谓生境破碎，是指由于人为因素或环境变化而导致景观中原本面积较大的自然栖息地不断被分隔破碎或生态功能降低而形成[1]。生境破碎化包括动物栖息地面积的减少引起的形态上的破碎化，以及栖息地内部生态环境下降引起的生态功能上的破碎化。

滇西北某地区道路系统对云冷杉林景观因子影响的fragstats分析

道路作为一种线型构筑物，对景观中的各种能流和物流具有强烈的连接和隔离作用。随着我国公路的快速发展，公路系统在空间上呈现出日益强化的网络形态，而道路内部质地与周边环境的差别极大，加上道路的隔离效应强化，道路网络作为一种景观要素，在空间整体上导致（或加剧）景观格局的破碎化，表现为各种斑块的数量增加、平均面积减小，斑块边缘环境增加而均质的内部生态环境面积缩小。

在滇西北地区对滇金丝猴生境进行调查的过程中发现，公路系统的发展对滇金丝猴的主要生境云冷杉林造成较强的生境破碎化影响，并且随着公路里程的增加，生境破碎化影响也逐渐加大。当密度较大里程较长的乡道及其他道路引入系统后，云冷杉林的总面积（CA）、斑块数量（NP）、最大斑块指数（LPI）、总边缘（TE），边缘密度（ED）等景观因子均有明显的变化，这些变化昭示着滇金丝猴最常栖息的生境在一定程度上的缩小。典型生境的破碎化不利于种群之间的交流，对其迁移活动形成了障碍，增加了种群灭绝风险，其中最大斑块指数LPI的减小昭示滇金丝猴生境边界受到外界干扰变多，其生境质量下降。

生境破碎化导致生物多样性丧失的原因主要有以下几方面：种群面积减小阻碍了基因的流动，遗传漂变作用凸显，种群近交增加、生境变小阻止种群的自由扩散、外界生物体的侵扰（寄生、竞争、捕食等）改变生态过程等，其中最重要的一点就是由于生境的消失造成总体种群面积的普遍减小。

2.1.2 隔离效应与迁徙障碍

公路路网对动物多样性的另一影响因素是强烈的隔离效应。随着道路宽度增大、车流速度的提高，以及高等级公路封闭设施的广泛应用，现代道路系统对道路两侧之间穿越过程的隔离效应明显增强，很多野生动物栖息地被割裂，迁徙路线受到干扰，对动物的迁徙和生存造成了巨大的影响。

2.1.3 路侧“边缘效应”

路域一定范围内鸟类或小型哺乳类动物种类及数量会有所增加，这种情况的产生原因有两方面：一是公路建设导致的“边缘效应”，使得植物物种明显不同于林内，提高了部分动物(草食动物和鸟类)的食物来源，吸引其前来活动，有时还会吸引小型哺乳类前来；二是公路两侧施工遗留的沙砾和粗土，以及部分倒木作用形成的土壤裸露区域，成为许多鸟类的沙浴地[2～3]。

但由于公路的阻隔效应，加上过快的车速会使动物不敢和不能顺利穿越公路，造成动物致死或回避效应。这一效应与道路等级相关性较高，高等级公路通行能力强，线位指标要求高，形成区域旅游动脉，对动植物扰动范围大，对动物迁徙阻隔效应强，运营期、车速快，造成动物致死严重。低等级公路与等外公路通行能力差，线位指标灵活，单位里程公路对动植物扰动范围小，对动物迁移阻隔弱，不易造成动物致死。

公路运营会使动物栖息地质量的降低，从而使动物产生趋避效应，但在运营一段时间后，路侧野生动物会对车辆产生一定的适应性。在云南某公路路域范围对黑颈鹤的道路回避效应进行调查显示，黑颈鹤对公路车辆已经有一定的适应（见下图），它对公路的行为反应与距公路的远近程度有较大的关系，而与黑颈鹤种群数量、车速、噪声无直接相关。

黑颈鹤对车的行为反应（n=44）

2.1.4 利用方式萎缩

公路建设会造成大面积的土地裸露和水土流失，并改变沿线土地利用方式和格局，是区域城市化扩张和农业土地利用方式萎缩、自然保护区开发等过程的先导，建成后往往会诱导建设用地的空间分布变化，从而导致区域土地利用类型的变化，从而引起周边斑块密度、分维数等景观指数改变，造成景观破碎化加剧。

在云南的一项调查显示，在对某公路沿线20km宽度地带1989年～2005年之间的土地利用/覆盖变化进行分析，其结果表明，沿线建设用地大幅增加，增幅达到96.65%，反映为显著的城镇化过程，其面积增量的来源主要是水田（占增量的60%）、旱地（占25%）和河谷灌丛（占15%），由此显示道路发展及用地带来的变化，主要影响是压缩了人工植被类型和次生植被类型的面积。

2.2 公路建设对植物多样性影响分析

2.2.1 建设过程中植被损失

公路建设过程中除了路基对自然空间的永久性占用造成的植被损失外，还有施工期间对地形、地貌的破坏造成的间接损失[4]。施工期间搭建施工营地、人员走动、材料运输与堆放，大型机械设备的使用及施工弃土的随意处置通常都会造成土地被大量占用的局面，大量的植被因覆盖或扰动而死亡，物种多样性及完整性受到破坏。在地质脆弱地区的施工，还会诱发崩塌、滑坡、泥石流等次生灾害，甚至于在建成多年后路侧边坡仍不能达到稳定状态，植被无法侵入。

2.2.2 路侧小气候变化

由于公路建设导致路侧原有林地被砍伐，密度降低，空气流通性加强，风速的增大不仅会对植被造成机械损伤，还会增加植被的蒸散，使得受干扰林地中空气相对湿度、土壤含水率显著低于自然林地。林地的砍伐还使得太阳辐射大幅增加，地表反射率的改变和夜间地表热辐射的增加，地表及土壤表层的温度仍较差，变大又增加了植物遭受霜害的可能性。这些都对受干扰林地中喜湿植物的恢复重建构成了生存挑战，而喜光植物的增长会趋于茂盛。以云南某公路路段为例，原生群落中的楼梯草、鳞毛蕨、野半夏、淫羊藿等物种即已随之消失，而恢复成功的物种仅有少量苦荞、凤仙花、水麻等物种，此外还有紫茎泽兰侵入。

此外，由于蒸腾速率和蒸发速率的改变以及拦截降水的减少，受扰动路侧土壤水分含量变化幅度加大，地表径流增加从而导致表土流失。水分循环的改变还能引起外来物种的入侵，影响枯落物分解速度和土壤动物的活动等。

公路施工还会造成土壤环境的变化[5]，施工建设过程中对土体的无序侵入和施工翻动使得原有土壤的表土层和腐殖质层遭到破坏，而地表植被清除与土层开挖后松散堆积，都增强了风蚀、水蚀强度，造成土壤中养分随风蚀、水蚀流失，最终表现为表层土壤中养分和有机质的含量减少，土壤质量表现出明显的退化现象。路域土壤遭受机械压实、人为扰动等造成土壤结构受到破坏，通气和持水孔隙降低，土壤紧实度增大也令植物难以生长。

此外，公路运行过程中，汽车尾气排放、轮胎磨损、燃料油泄漏等问题也会导致路域范围内土壤中重金属和有机污染物含量增加，路域土壤受到污染，也会引起路域小环境变化。

2.2.3 外来物种入侵

外来物种主要从三个渠道进入公路影响区域：一是在公路景观地带人为种植的景观树或对边坡植被的人工恢复；二是在施工和运营过程中，行驶车辆轮胎上携带的外地土壤可能存在外来物种的传播体；三是随着路侧小气候的变化，风力加强，外来物种的传播体可能通过风传播到路域影响区域。这些都会对公路沿线的植物多样性产生难以估量的潜在影响。

3 生物多样性保护对策

3.1 敏感生态区绕行

在公路规划选线中，应进行先期调查，对公路路域范围内的生态敏感性进行评价，划出具体的影响范围，有条件时适当绕行，或采用工程技术措施，加以跨越，避免直接破坏。

为了保证公路交通与区域生物多样性的协调发展，需要科学评价道路交通对生态环境的影响，为公路选线找出对环境影响相对较小的路线走廊和环境敏感性较高的区域。基础调查[6]要重点调查野生植物与动物及栖息地情况（包括野生动植物的种类、保护级别、分布情况、生活习性、活动规律、经济和学术价值等；动物的现存数量和栖息环境特征和植物优势群落组成、植被覆盖率；公路用地占用林地和草地面积或砍伐林木数量等）。根据调查结果对公路路域内生态的影响进行技术经济论证，分析公路建设可能造成的影响，采取相应的保护措施，如在重要野生动物分布区的路段设立警示标志、建立重要野生动物通道、利用公路边坡、路侧空地、弃取土场等模拟恢复野生动物栖息地等。在有条件时尽量绕避野生生物保护区，迫不得已时尽量通过保护区的试验区的边缘，且尽量提高桥隧比。

3.2 动物生境和迁徙通道保留

在详细调查野生动物迁徙（移）、栖息地等基础数据的基础上，评价公路对野生动物生存及栖息地影响，结合公路土建工程设置动物通道，并进行长期观测，以达到科学合理的评估通道的效果。特别是在动物致死率高的“热点”地区，需要对不同物种的适宜生境质量进行计算，分析评价筛选出多个物种的综合通行热区来建立动物通道，以降低公路建设引起的动物致死率。

这里需要注意，动物通道的设计不仅仅是桥梁、隧道和涵洞，其囊括了栅栏、通道内部和入口处景观生态设计、交通工程配套设计、交通管理措施、通道附近栖息地创建等系统工程，需要多个专业配合完成。

3.3 施工中植被保护和乡土植物保留

施工时严格控制施工红线，防止施工活动对植物的破坏，施工完成后需及时复垦原有植被，特别对于原地面表层的腐殖土，可在施工中进行收集以备将来地表回填恢复植被，通过边坡加固与沿线栽植形成全新植物群落，预防水土流失。公路的弃土作业要改随意横向弃土为弃土场集中弃土，并采取措施防止弃土对下边坡的植被干扰扩大，改变目前路侧渣土随意放置对植被损失的影响。

桥梁和隧道的施工要避免破坏原生植被的完整性，例如对隧道洞口“零开挖”，必要时增加一些明洞以保证隧道洞口的安全，减少开挖用以保护隧道洞口原生植被的完整性。在桥梁施工中，对桥下地面植被尽量保留，除桥墩占用的林木其余均不砍伐，与桥梁基础位置不存在冲突的高大树木，采取断顶、截枝的办法保护。

施工完成后的人工植被恢复宜选用适应性广、抗逆性强、生长迅速的乡土植物种类，使人工植物群落迅速覆盖裸露地面，尤其要注意防止人为引入外来植物。在恢复过程中加强人工恢复指导，增加人工群落结构丰富度，辅助人工管理，迅速确立近自然的植被覆盖，强化木本植被建植，控制外来植物。