西安至成都客運專線建設(shè)對沿線大熊貓棲息地植被的影響

張洪峰 張 威 胡 罕 蘇麗娜 萬 慧 張希明吳永朋 鞏匆然 楊東東 劉 艷 吳曉民*

(1.陜西省動物研究所，西安，710032；2.陜西省科學(xué)院，西安，710043；3.世界自然基金會(WWF)西安項目辦公室，西安，710075；4.陜西省西安市植物園，西安，710061)

棲息地在動物生活史中發(fā)揮著重要的作用，是開展野生動物棲息地的研究與保護已被公認為瀕危物種保護的一條有效途徑[1-4]。關(guān)于野外動物棲息地評估已有大量研究，特別是“3S”技術(shù)的普及與應(yīng)用使得從景觀尺度研究野生動物棲息地質(zhì)量成為可能[5-17]。

新建鐵路西安至成都客運專線簡稱“西成客?！保挥陉兾魇≈心喜亢退拇ㄊ≈斜辈康貐^(qū)，北至西安，向南經(jīng)漢中進入四川省境內(nèi)，經(jīng)廣元至江油與綿陽專線相接抵成都，其中陜西省境內(nèi)建筑長度339.66 km，線路穿越陜西天華山國家級自然保護區(qū)實驗區(qū)及菜子坪大熊貓走廊帶，沿線分布有大熊貓等野生動物。2012年12月9日，西成客專正式開工建設(shè)，為了及時掌握工程建設(shè)對沿線大熊貓棲息地植被的影響，作者選取施工前期與施工期的衛(wèi)星遙感影像進行對比，分析了工程建設(shè)對陜西天華山國家級自然保護區(qū)及菜子坪走廊帶自然植被與大熊貓棲息地的影響程度，以期為今后大熊貓及棲息地的保護提供依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

陜西天華山國家級自然保護區(qū)位于陜西秦嶺中段南坡，北鄰陜西周至國家級自然保護區(qū)，西與陜西觀音山國家級自然保護區(qū)相鄰，東靠陜西皇冠山省級自然保護區(qū)，地理坐標介于108°02′—108°14′E，33°30′—33°44′N。東西寬17.3 km，南北長24.5 km，總面積25 485 hm2，保護區(qū)最高海拔為2 760 m，最低海拔為800 m，區(qū)內(nèi)相對高差達1 960 m。屬于北亞熱帶山地濕潤氣候，年均氣溫23.3℃，年均降水量921.2 mm，年日照時數(shù)1 638.3 h，植被類型有常綠落葉闊葉林、落葉闊葉林、針闊混交林、針葉林、灌叢和草甸。

菜子坪走廊帶位于秦嶺南坡中段寧陜縣境內(nèi)寧西林業(yè)局板房子、新場、菜子坪、朝陽、正河、皇冠、八寶林場國有林區(qū)，地理坐標介于108°11′—108°26′E，32°31′—33°48′N，北、西、東南分別環(huán)繞陜西周至國家級自然保護區(qū)、陜西天華山國家級自然保護區(qū)、陜西皇冠山省級自然保護區(qū)，是連接這些自然保護區(qū)的紐帶，海拔732—2 964 m，總面積35 332 hm2。屬于北亞熱帶山地濕潤氣候，年平均氣溫8.0℃，年平均降水量1 027 mm，多集中在7、8、9月，年無霜期80—300 d 。植被類型以落葉闊葉林、針闊混交林為主。

2 研究方法

選取2010、2014年兩年的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，采用最鄰近分類法實施遙感影像分類，分為針葉林、闊葉林、針闊混交林、灌叢、草地、水體、農(nóng)田、裸地及建設(shè)用地8個類型，提取2010—2014年新增裸地，分析西成客專建設(shè)期陜西天華山國家級自然保護區(qū)及菜子坪大熊貓走廊帶植被類型、面積、空間分布變化情況，結(jié)合第四次大熊貓調(diào)查數(shù)據(jù)評估西成客運專線對沿線大熊貓棲息地的影響。

3 研究結(jié)果

3.1 陜西天華山國家級自然保護區(qū)大熊貓棲息地評估

西成客專建設(shè)期，由于施工便道、施工場地、臨時工棚的建設(shè)，陜西天華山國家級自然保護區(qū)植被總損毀面積為42.12 hm2，其中，大熊貓棲息地植被損毀面積為26.04 hm2，類型為灌叢、闊葉林、針葉林，占保護區(qū)總面積的0.10%(表1)。從空間分布來看，約80%的損毀植被分布于木河坪至麻房子、火地子至林口子巡護公路兩側(cè)100 m范圍內(nèi)(圖1)。

表1 陜西天華山國家級自然保護區(qū)植被損毀統(tǒng)計Tab.1 Statistics of vegetation damage in TianhuashanNational Nature Reserve，Shaanxi Province

根據(jù)項目可行性研究線路方案，工程以橋隧相連形式斷續(xù)穿越保護區(qū)實驗區(qū)16.8 km，其中，新場街隧道(14 660 m)在實驗區(qū)內(nèi)長度7 090 m，埋深在85—1 190 m；馬面坡隧道(1 250 m)位于實驗區(qū)內(nèi)，埋深在20—166 m；羅卜峪隧道(2 110 m)位于實驗區(qū)內(nèi)，埋深在45—370 m；老安山隧道(15 180 m)實驗區(qū)內(nèi)長度6 020 m，埋深在187—950 m；麻河大橋(130 m)、木河大橋(110 m)、羅卜峪大橋(110 m)位于實驗區(qū)邊緣。

根據(jù)全國第四次大熊貓調(diào)查結(jié)果，陜西天華山國家級自然保護區(qū)內(nèi)有3只大熊貓，主要分布在保護區(qū)北部的東、西木河中上部、爛泥糊以及靠近秦嶺主脊一帶，周邊區(qū)域分布2只大熊貓，均位于線路的北側(cè)。西成客專以4座隧道穿越保護區(qū)實驗區(qū)，明線地段僅有3座橋梁工程，最大程度減少了工程建設(shè)對天華山錦雞梁大熊貓?zhí)炀钟蚍N群棲息地的切割及地表植被的破壞。工程線路海拔在830—1 590 m，沿線植被類型主要以灌叢和闊葉林為主，竹林面積較少，而大熊貓主要分布于保護區(qū)海拔1 500 m以上的區(qū)域，線路經(jīng)過區(qū)域不是大熊貓的主要活動區(qū)域和覓食區(qū)，近年來的監(jiān)測中未見有大熊貓活動痕跡，對大熊貓活動和覓食影響較小。西成客專除羅卜峪大橋以外，其他工程周邊均有居民及道路分布，人為活動頻繁，工程距離大熊貓活動位置最近直線距離為5 km，考慮到大熊貓遷移習(xí)性，工程為大熊貓預(yù)留了3處橋梁下方動物通道和4處隧道上方動物通道，按照大熊貓巢域面積(雄性7.6—28.9 km2，雌性3.3—20.2 km2)[18]推算大熊貓遷移穿越(翻越)西成客專向南擴散幾率非常小，工程建設(shè)對大熊貓遷移活動影響較少。

3.2 菜子坪走廊帶大熊貓棲息地評估

西成客專建設(shè)期，由于施工便道、施工場地、臨時工棚建設(shè)，菜子坪走廊帶植被總損毀面積為57.08 hm2(表2)，其中，大熊貓棲息地植被損毀面積為43.25 hm2，類型為闊葉林、針葉林、灌叢和針闊混交林，占菜子坪走廊帶總面積的0.12%。從空間分布來看約80%的損毀植被分布于菜子坪至花石村、新場鎮(zhèn)至石家坪公路兩側(cè)100 m范圍內(nèi)(圖2)。

表2 菜子坪大熊貓走廊帶植被損毀統(tǒng)計Tab.2 Statistics of vegetation damage in Caiziping Corridor

根據(jù)項目可行性研究線路方案，線路以橋隧相連及少量路基形式斷續(xù)穿越菜子坪大熊貓走廊帶共計17.3 km，其中，東梁越嶺隧道(16 640 m)在走廊帶內(nèi)長度5 180 m，埋深在318—1 150 m；菜子坪隧道(4 310 m)位于走廊帶內(nèi)，埋深在18—830 m；花石隧道(4 470 m)，在走廊帶內(nèi)長度610 m，埋深在63—980 m；新場街隧道(14 660 m)，走廊帶內(nèi)長度6 500 m，埋深在278—1 150 m；另有菜子坪東溝大橋(272 m)、西河大橋(19 m)及一處238 m的路基工程位于走廊帶內(nèi)。

根據(jù)全國第四次大熊貓調(diào)查結(jié)果，菜子坪走廊帶內(nèi)有5只大熊貓(4只在線路西側(cè)，1只在線路東側(cè))，主要分布于走廊帶北部，周邊區(qū)域分布8只大熊貓(均位于線路東側(cè))。西成客專以4座隧道、2座橋梁和1處路基工程穿越走廊帶，線路海拔在830—1 590 m，最大限度減小對走廊帶結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)系統(tǒng)完整性的影響，最大程度上減少了對天華山錦雞梁大熊貓局域種群棲息地植被的破壞。菜子坪走廊帶北高南低，北部靠近秦嶺主脊海拔多在2 000 m以上，人為活動少。南部海拔多在1 500 m左右，分布有菜子坪、花石村、新場鎮(zhèn)，人為活動頻繁。走廊帶北部的錦雞梁與秦嶺主梁交匯地帶是大熊貓主要活動和覓食區(qū)，西成客專從北向南貫穿菜子坪走廊帶，走廊帶西側(cè)分布有4只大熊貓，東側(cè)分布有9只大熊貓，工程為大熊貓預(yù)留了2處橋梁下方和4處隧道上方動物通道，其中花石隧道上方動物通道、菜子坪隧道上方動物通道、西河大橋橋梁下方動物通道、菜子坪東溝大橋橋梁下方動物通道是大熊貓遷移的主要通道，可滿足大熊貓的遷移需求。工程線路距離大熊貓活動位置最近距離為1 km，施工期間燈光、噪聲、振動以及人為活動對大熊貓活動覓食會產(chǎn)生一定程度的干擾，施工期應(yīng)制定科學(xué)合理的緩解或保護措施。

4 討論

道路建設(shè)對野生動物的影響可分為直接影響和間接影響，直接影響主要表現(xiàn)為動物傷亡、屏障效應(yīng)、棲息地破碎化和棲息地喪失[19-21]，間接影響表現(xiàn)為阻隔其繁殖、遷移、擴散、棲息地的連通性，從而阻斷種群間基因交流，增加小種群出現(xiàn)和物種滅絕的幾率[22-23]，相關(guān)研究表明：道路及其附屬設(shè)施對于野生動物、植被、土壤和水等有一個明顯的影響范圍，它是遠大于道路本身寬度數(shù)倍且邊界呈不規(guī)則的條帶狀區(qū)域[21]，有蹄類的道路影響域平均范圍為(381±40)m[24]，道路對騾鹿(Odocoileushemionus)和麋鹿(Elaphurusdavidianus)影響距離為200 m，200 m以內(nèi)區(qū)域駝鹿和麋鹿的數(shù)量遠少于200 m以外區(qū)域的數(shù)量[25]，棕熊(Ursusarctos)很少利用離道路100 m范圍內(nèi)的棲息地[26]，青藏公路的道路影響域約為500 m，道路500 m以內(nèi)藏羚(Pantholopshodgsoni)表現(xiàn)出明顯的回避效應(yīng)[27]。

大熊貓主要分布于落葉闊葉林、針闊混交林和針葉林中，在灌叢、常綠闊葉林和草甸分布數(shù)量極其稀少。灌叢蓋度一般較大，難以穿行，竹子分布也相對較少，大熊貓利用較少。草甸內(nèi)由于無竹子分布，通常作為大熊貓遷移通道，而耕地、建設(shè)用地等類型不會被大熊貓利用[28]。

西成客專建設(shè)期的影響主要包括修建施工便道、施工場地、臨時工棚建設(shè)等建設(shè)對植被造成的直接影響，以及施工干擾等對大熊貓遷移、覓食等造成的間接影響。從直接影響來看，工程主要采用隧道形式穿越保護區(qū)實驗區(qū)和走廊帶，最大程度減少了工程建設(shè)對天華山錦雞梁大熊貓?zhí)烊A山局域種群棲息地的切割及地表植被的破壞。工程線路海拔在830—1 590 m，沿線植被類型主要以灌叢和闊葉林為主，竹林面積較少，而大熊貓主要分布于保護區(qū)海拔1 500 m以上的區(qū)域，線路避繞了大熊貓的主要活動區(qū)域和覓食區(qū)。天華山保護區(qū)大熊貓棲息地損毀面積為26.04 hm2，占保護區(qū)總面積的0.10%，菜子坪走廊帶大熊貓棲息地損毀面積為43.25 hm2，占走廊帶總面積的0.12%，損毀植被類型分別以灌叢15.99 hm2(38.0%)和闊葉林27.42 hm2(48.0%)為主。從空間分布來看，80%的損毀植被位于連接隧道出入口和橋梁的既有公路或廢棄公路100 m范圍內(nèi)，西成鐵路建設(shè)期對大熊貓棲息地植被直接影響程度較小。從間接影響來看，陜西天華山國家級自然保護區(qū)及周邊區(qū)域共分布5只大熊貓，均位于線路的北側(cè)。菜子坪走廊帶及周邊區(qū)域共分布13只大熊貓，4只在線路西側(cè)，9只位于線路東側(cè)?？紤]到大熊貓遷移習(xí)性，工程為大熊貓共設(shè)計5處橋梁下方動物通道和8處隧道上方動物通道，可滿足大熊貓正常遷移的需求。西成客專天華山保護區(qū)段工程距離大熊貓活動位置的最近距離約5 km，菜子坪走廊帶段工程距離大熊貓活動位置的最近距離約1 km，施工期間燈光、噪聲、振動以及人為活動會對大熊貓產(chǎn)生一定程度的干擾，間接影響不容忽視，建議在施工期采取如下的緩解或保護措施。

(1)嚴格控制施工范圍與強度。嚴格控制項目臨時用地區(qū)域，不得隨意新增施工便道、施工場地、棄渣場等臨時用地。嚴格控制施工作業(yè)范圍，減小地表擾動，保水保土，盡量避免對大熊貓等棲息地的占用與破壞。

(2)優(yōu)化施工時段。避免晨昏施工作業(yè)，禁止夜間施工；隧道爆破和高噪聲設(shè)備作業(yè)時間段盡量集中，尤其應(yīng)減少隧道爆破作業(yè)頻次，通過工程措施降低山體爆破和施工的噪音。

(3)開展施工期大熊貓棲息地生態(tài)與野生動物活動規(guī)律研究。在工程沿線設(shè)置視頻監(jiān)控、紅外相機等進行長期監(jiān)測，掌握西成客專建設(shè)期大熊貓棲息地與野生動物活動規(guī)律，為大熊貓的保護管理提供科學(xué)依據(jù)。

(4)加強棲息地恢復(fù)。施工結(jié)束后對已經(jīng)損毀大熊貓棲息地植被進行恢復(fù)，采取自然與人工恢復(fù)相結(jié)合的方式，促進大熊貓等野生動物適應(yīng)與利用。

致謝：本項研究得到了陜西省科學(xué)院和世界自然基金會(WWF)西安項目辦資助與支持，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心徐衛(wèi)華研究員為本項研究提供了技術(shù)幫助，陜西天華山國家級自然保護區(qū)管理局的徐振江、羅俊在野外調(diào)查期間給予了大力幫助，在此一并表示感謝！