路網(wǎng)建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響及優(yōu)化策略

李昂 王媛

摘要：作為中國北部乃至整個東北亞地區(qū)的天然生態(tài)屏障，長白山地區(qū)以其豐富的物種資源和得天獨厚的自然景觀馳名于海內(nèi)外。但隨著近些年旅游文化的發(fā)展，越來越多的開發(fā)建設(shè)活動使得該地區(qū)原始生態(tài)環(huán)境受到了不同程度的影響，特別是路網(wǎng)建設(shè)對該區(qū)域的物種隔離與生境的分割，引起了人們對生態(tài)環(huán)境的關(guān)注。通過對研究區(qū)近些年景觀格局、生境的變化的分析，同時借鑒國外路網(wǎng)建設(shè)的特點以及所得到的啟示，提出了適合于本地區(qū)路網(wǎng)建設(shè)的優(yōu)化策略，從而能夠促進管理部門更好地改善該地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：路網(wǎng)建設(shè);景觀格局;生境;動物遷徙;生物多樣性

中圖分類號：X321? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2095-672X（2021）01-0168-05

DOI.10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2021.01.028

Influence of road network construction on ecological environment and optimization strategy

——Take Changbai Mountain area for example

Li Ang ， Wang Yuan

（Jilin Academy of Environmental Sciences， Changchun Jilin 130012，China）

Abstract：As the natural ecological barrier of northern China and even in the whole Northeast Asia， Changbai Mountain area has won fame both at home and abroad for its rich species resources and unique natural landscape. However， with the development of tourism culture in recent years， more and more development and construction activities have affected the original ecological environment of the region to varying degrees， especially the isolation of species and the division of habitat caused people's attention to the ecological environment. Based on the comprehensive analysis of the changes of landscape pattern and habitat in the research Area in recent decade， and drawing on the characteristics of foreign road network construction and the enlightenment obtained， the author puts forward the optimization strategy suitable for the local road network construction， so as to promote the management department to improve the natural ecological environment of the area.

Key words：Road network construction ; Landscape pattern ; Habitat ; Animal migration ; Bio-diversity.

引言

作為東北亞地區(qū)的重要的天然生態(tài)屏障——長白山地區(qū)不僅每年吸引著大量的中外游客，同時自然礦產(chǎn)資源極其豐富。隨著吉林省旅游文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，旅游人數(shù)的逐年增加，該地區(qū)路網(wǎng)建設(shè)也得到了擴大。據(jù)不完全統(tǒng)計，截止至2019年，吉林省長白山旅游人數(shù)達到了26萬人次，相比于2009年同比增加了1.8倍;與此同時路網(wǎng)建設(shè)規(guī)模相比于2009年同比增加了9%[1]。

旅游業(yè)的發(fā)展所帶來的路網(wǎng)規(guī)模的擴大對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響，尤其對景觀格局和種群棲息繁衍的影響相對較大。自20世紀90年代，一些國外的研究學(xué)者對路網(wǎng)建設(shè)與生態(tài)景觀格局的影響進行了研究，重點關(guān)注研究區(qū)域的景觀破碎化和各土地利用類型的遷移轉(zhuǎn)化分析[2-3]。Arima[4]等通過對亞馬遜熱帶雨林破碎化的數(shù)學(xué)模擬，分析了不同的路網(wǎng)擴張模式;Mader[5]等在研究不同尺度下的交通路網(wǎng)，提出了分析路網(wǎng)破碎化程度的新思路;David Mech[6]等對山獅和狼群的跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，檔路網(wǎng)密度達到某特定值時會對二者的種群數(shù)量產(chǎn)生明顯影響。此外，對于森林、草原、濕地等不同土地利用類型，不同研究學(xué)者借助于Arcgis、ENVI等遙感影像解譯的手段[7-9]，分析了路網(wǎng)連通度與景觀破碎化的關(guān)系，也取得顯著的效果。

國內(nèi)雖然起步相對較晚，但目前有很多學(xué)者致力于路網(wǎng)與景觀格局方面的研究，如蔡雪嬌等分析珠江三角洲核心區(qū)路網(wǎng)密度，采用KDE的方法對景觀破碎化過程進行評估[10];鄭鈺等研究了路網(wǎng)密度對生態(tài)系統(tǒng)的影響尺度效應(yīng)和閾值[11]。本研究通過對近年來吉林省長白山地區(qū)的路網(wǎng)建設(shè)分析，借鑒國外路網(wǎng)建設(shè)對生態(tài)環(huán)境和物種保護方面的研究成果，提出適合于當?shù)芈肪W(wǎng)建設(shè)的優(yōu)化策略，從而促進長白山地區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善。

1? ? 研究區(qū)域范圍

從廣義范圍上看，長白山指整個長白山脈，即中國遼寧、吉林、黑龍江三省東部山地以及俄羅斯遠東和朝鮮半島諸多余脈的總稱，由吉林省的安圖等22個市縣和黑龍江省七臺河等14個市縣以及遼寧省撫順等11個市縣圍成的區(qū)域，面積約為20萬km?，約占全國總面積的2%。

從狹義范圍上看，長白山主要指位于吉林省東南部，以長白山天池為核心的主要地帶，總面積約12萬km?，占吉林省總土地面積的60%，區(qū)內(nèi)森林覆蓋率高達87.7%。吉林省長白山是鴨綠江、松花家和圖們江的發(fā)源地，是國家自然遺產(chǎn)，是人類重要的基因庫，也是中國東北乃至東北亞地區(qū)重要的生態(tài)屏障。因其一年四季各具特色的旅游資源，奇特秀美的自然風(fēng)光和古樸濃厚的人文風(fēng)情吸引了大量中外游客。因此，該區(qū)域路網(wǎng)建設(shè)范圍也在逐年加大，2020年長白山地區(qū)新增公路里程數(shù)同比增加約1.1%。

2? ? 路網(wǎng)造成的影響

路網(wǎng)建設(shè)活動對生態(tài)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在道路在建設(shè)期時土地侵占對生態(tài)環(huán)境、物種生境的影響以及道路運營期時對局部氣象、水文等條件的改變和物種群落的隔離所產(chǎn)生的影響。通過不同部分的生境影響進而導(dǎo)致整各區(qū)域環(huán)境質(zhì)量和功能的下降。建設(shè)期和運營期時的噪聲影響會對大型動物的遷徙和繁殖交配產(chǎn)生一定的副作用，造成種群數(shù)量的減少;分散的斑塊會產(chǎn)生景觀的破碎化，不利于生態(tài)廊道的連通;原有的土地利用格局被打破更多的轉(zhuǎn)化為人工表面，從長遠來看，將會造成當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的退化。

路網(wǎng)建設(shè)過程中對土地的占用不僅占用大面積土地，同時也會帶來建設(shè)區(qū)域內(nèi)動植物的死亡和生物量的降低。其產(chǎn)生的污染物與生態(tài)干擾會延伸至公路兩側(cè)最大到幾十公里的范圍。特別是對于山區(qū)公路，由于在道路建設(shè)期，土石方運輸不便，成本較高，往往會在道路附近的山谷中傾倒廢渣，這不僅會阻塞過水通道，同時也對河道和水生動植物產(chǎn)生不良影響。底質(zhì)由于在河道沖刷的自然條件下逐漸變化形成淤泥，可能影響河道中藻類與其他浮游植物的光合作用，造成水體變質(zhì)，進而影響到水生動物的繁衍（如圖1所示）。

景觀格局分析是利用不同的定量化指標來反映景觀空間配置及結(jié)構(gòu)的信息。研究通過下列指標定量描述長白山地區(qū)景觀格局的變化。長白山地區(qū)土地利用類型主要以森林生態(tài)系統(tǒng)為主，因此得到不同時期森林生態(tài)系統(tǒng)景觀指數(shù)統(tǒng)計結(jié)果（見表1）。

通過景觀指數(shù)與長白山地區(qū)公路網(wǎng)年際變化對比分析得知，2010-2016年間，隨著公路網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，公路總里程數(shù)的增加，林地斑塊的破碎化程度也呈現(xiàn)出增加的趨勢，表明二者之間存在一定程度的相關(guān)性（見圖2）。

3? ? 國外路網(wǎng)建設(shè)案例

3.1? ? 案例1

荷蘭在公路網(wǎng)建設(shè)方面有著值得借鑒的地方。在道路的關(guān)鍵節(jié)點上，荷蘭的公路與巷道管理部門標識了生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的連通性。不僅如此，歐洲一些國家還計劃通過國家間的合作，打造一個整體的生態(tài)工程網(wǎng)絡(luò)。在道路設(shè)計方面，荷蘭有著獨到的設(shè)計理念，即在設(shè)計圖上綜合呈現(xiàn)出道路、景觀與水系的信息要素，同時對于水質(zhì)、噪聲和生物棲息地等環(huán)境監(jiān)測指標也都有所呈現(xiàn)。當由工程師、景觀設(shè)計師、生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域?qū)＜乙约罢咧贫ㄕ咴诮⑵鹨恢粓F隊在道路施工進行決策時，往往會創(chuàng)造出很多有趣并符合生態(tài)保護理念的設(shè)計思想。

3.2? ? 案例2

加拿大的班夫國家公園在20世紀80年代便對開始對野生動物的遷徙和穿越開展的相關(guān)研究，在野生動物遷徙過程中經(jīng)常與車輛發(fā)生碰撞的地方設(shè)置成材林或其他設(shè)施，禁止人類通行，以此來保證人為干擾對野生動物的影響。班夫國家公園野生動物的遷徙通道的建設(shè)大大降低了野生動物因車輛碰撞發(fā)生死亡的概率，目前已成為加拿大國家公園內(nèi)重要的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施。

通過研究人員的不間斷觀測研究結(jié)果，班夫國家公園大型野生動物等在早期不愿利用生態(tài)廊道進行遷徙，但漸漸地這些動物逐漸改變了原來的遷徙路線，其中最主要的原因是生態(tài)廊道的寬度相比與原來的寬度增加了許多，而動物更傾向于“開放”的道路環(huán)境?？呻S之而來的是建造成本的增加，相比于之前造橋的成本，拓寬的天橋造價高出原來的一倍。但僅管如此，經(jīng)過成本計算后，按照每年車輛與動物的碰撞所造成的間接損失達到了80億美金，所以相比之下還是相對經(jīng)濟的。

4? ? 啟示與討論

歐美國家的路網(wǎng)建設(shè)對動植物、景觀生態(tài)、資源利用以及水體引導(dǎo)與疏通等方面給予的關(guān)注的相對較多，同時起步也相對較早。相比之下國內(nèi)對路網(wǎng)建設(shè)和生態(tài)環(huán)境設(shè)計研究相對單一化，不同專業(yè)人才組成的專業(yè)團隊相對缺乏，而在路網(wǎng)設(shè)計之初對于土壤環(huán)境、水環(huán)境以及動物遷徙與棲息環(huán)境研究的關(guān)注程度還有待與加強。因此，加強對路網(wǎng)生態(tài)學(xué)的研究將有助于區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善。

4.1? ? 適度干擾

適度的干擾對生態(tài)系統(tǒng)的更新和生物物種的多樣性有著促進作用，過度干擾則對于生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。一方面對于道路緩沖區(qū)的把握車流量和車次的控制、生態(tài)環(huán)境容量、生物物種遷徙范圍、季節(jié)和棲息地環(huán)境等等需要進行評估分析和論證;另一方面，在進行公路建設(shè)選址選線時，應(yīng)充分考慮其對資源富饒區(qū)域的避讓;同時新改擴建道路時要避免分散，充分集中在大型道路上。

4.2? ? 促進本底與干擾區(qū)域的融合

在進行設(shè)計時，規(guī)劃的道路，特別是長白山區(qū)域，穿越林場的道路與外部環(huán)境之間要有所預(yù)留，緩沖區(qū)域或過渡景觀帶要保證足夠的寬度。

4.3? ? 在對路網(wǎng)生態(tài)研究方面應(yīng)加強政策與資

金的扶持力度

組建由不同學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜医M成的設(shè)計與評審團隊對整個道路建設(shè)進行全時段參與，充分保證道路發(fā)揮正常功用的同時，保護生態(tài)環(huán)境與生物多樣性，減輕環(huán)境污染，促進經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、社會效益的協(xié)同發(fā)展。

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收稿日期：2020-07-31

基金項目：吉林省環(huán)保基金項目。

作者簡介：李昂（1986-），男，碩士研究生、工程師。研究方向：生態(tài)環(huán)境保護。