路网建设对生态环境的影响及优化策略

李昂 王媛

摘要：作为中国北部乃至整个东北亚地区的天然生态屏障，长白山地区以其丰富的物种资源和得天独厚的自然景观驰名于海内外。但随着近些年旅游文化的发展，越来越多的开发建设活动使得该地区原始生态环境受到了不同程度的影响，特别是路网建设对该区域的物种隔离与生境的分割，引起了人们对生态环境的关注。通过对研究区近些年景观格局、生境的变化的分析，同时借鉴国外路网建设的特点以及所得到的启示，提出了适合于本地区路网建设的优化策略，从而能够促进管理部门更好地改善该地区的自然生态环境。

关键词：路网建设;景观格局;生境;动物迁徙;生物多样性

中图分类号：X321    文献标识码：A    文章编号：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

作為东北亚地区的重要的天然生态屏障——长白山地区不仅每年吸引着大量的中外游客，同时自然矿产资源极其丰富。随着吉林省旅游文化产业的发展，旅游人数的逐年增加，该地区路网建设也得到了扩大。据不完全统计，截止至2019年，吉林省长白山旅游人数达到了26万人次，相比于2009年同比增加了1.8倍;与此同时路网建设规模相比于2009年同比增加了9%[1]。

旅游业的发展所带来的路网规模的扩大对当地的生态环境产生了一定的影响，尤其对景观格局和种群栖息繁衍的影响相对较大。自20世纪90年代，一些国外的研究学者对路网建设与生态景观格局的影响进行了研究，重点关注研究区域的景观破碎化和各土地利用类型的迁移转化分析[2-3]。Arima[4]等通过对亚马逊热带雨林破碎化的数学模拟，分析了不同的路网扩张模式;Mader[5]等在研究不同尺度下的交通路网，提出了分析路网破碎化程度的新思路;David Mech[6]等对山狮和狼群的跟踪研究发现，档路网密度达到某特定值时会对二者的种群数量产生明显影响。此外，对于森林、草原、湿地等不同土地利用类型，不同研究学者借助于Arcgis、ENVI等遥感影像解译的手段[7-9]，分析了路网连通度与景观破碎化的关系，也取得显著的效果。

国内虽然起步相对较晚，但目前有很多学者致力于路网与景观格局方面的研究，如蔡雪娇等分析珠江三角洲核心区路网密度，采用KDE的方法对景观破碎化过程进行评估[10];郑钰等研究了路网密度对生态系统的影响尺度效应和阈值[11]。本研究通过对近年来吉林省长白山地区的路网建设分析，借鉴国外路网建设对生态环境和物种保护方面的研究成果，提出适合于当地路网建设的优化策略，从而促进长白山地区生态环境的改善。

1    研究区域范围

从广义范围上看，长白山指整个长白山脉，即中国辽宁、吉林、黑龙江三省东部山地以及俄罗斯远东和朝鲜半岛诸多余脉的总称，由吉林省的安图等22个市县和黑龙江省七台河等14个市县以及辽宁省抚顺等11个市县围成的区域，面积约为20万km?，约占全国总面积的2%。

从狭义范围上看，长白山主要指位于吉林省东南部，以长白山天池为核心的主要地带，总面积约12万km?，占吉林省总土地面积的60%，区内森林覆盖率高达87.7%。吉林省长白山是鸭绿江、松花家和图们江的发源地，是国家自然遗产，是人类重要的基因库，也是中国东北乃至东北亚地区重要的生态屏障。因其一年四季各具特色的旅游资源，奇特秀美的自然风光和古朴浓厚的人文风情吸引了大量中外游客。因此，该区域路网建设范围也在逐年加大，2020年长白山地区新增公路里程数同比增加约1.1%。

2    路网造成的影响

路网建设活动对生态环境的影响主要表现在道路在建設期时土地侵占对生态环境、物种生境的影响以及道路运营期时对局部气象、水文等条件的改变和物种群落的隔离所产生的影响。通过不同部分的生境影响进而导致整各区域环境质量和功能的下降。建设期和运营期时的噪声影响会对大型动物的迁徙和繁殖交配产生一定的副作用，造成种群数量的减少;分散的斑块会产生景观的破碎化，不利于生态廊道的连通;原有的土地利用格局被打破更多的转化为人工表面，从长远来看，将会造成当地的生态系统服务功能的退化。

路网建设过程中对土地的占用不仅占用大面积土地，同时也会带来建设区域内动植物的死亡和生物量的降低。其产生的污染物与生态干扰会延伸至公路两侧最大到几十公里的范围。特别是对于山区公路，由于在道路建设期，土石方运输不便，成本较高，往往会在道路附近的山谷中倾倒废渣，这不仅会阻塞过水通道，同时也对河道和水生动植物产生不良影响。底质由于在河道冲刷的自然条件下逐渐变化形成淤泥，可能影响河道中藻类与其他浮游植物的光合作用，造成水体变质，进而影响到水生动物的繁衍（如图1所示）。

景观格局分析是利用不同的定量化指标来反映景观空间配置及结构的信息。研究通过下列指标定量描述长白山地区景观格局的变化。长白山地区土地利用类型主要以森林生态系统为主，因此得到不同时期森林生态系统景观指数统计结果（见表1）。

通过景观指数与长白山地区公路网年际变化对比分析得知，2010-2016年间，随着公路网建设的发展，公路总里程数的增加，林地斑块的破碎化程度也呈现出增加的趋势，表明二者之间存在一定程度的相关性（见图2）。

3    国外路网建设案例

3.1    案例1

荷兰在公路网建设方面有着值得借鉴的地方。在道路的关键节点上，荷兰的公路与巷道管理部门标识了生态网络的连通性。不仅如此，欧洲一些国家还计划通过国家间的合作，打造一个整体的生态工程网络。在道路设计方面，荷兰有着独到的设计理念，即在设计图上综合呈现出道路、景观与水系的信息要素，同时对于水质、噪声和生物栖息地等环境监测指标也都有所呈现。当由工程师、景观设计师、生态环境领域专家以及政策制定者在建立起一只团队在道路施工进行决策时，往往会创造出很多有趣并符合生态保护理念的设计思想。

3.2    案例2

加拿大的班夫国家公园在20世纪80年代便对开始对野生动物的迁徙和穿越开展的相关研究，在野生动物迁徙过程中经常与车辆发生碰撞的地方设置成材林或其他设施，禁止人类通行，以此来保证人为干扰对野生动物的影响。班夫国家公园野生动物的迁徙通道的建设大大降低了野生动物因车辆碰撞发生死亡的概率，目前已成为加拿大国家公园内重要的生态基础设施。

通过研究人员的不间断观测研究结果，班夫国家公园大型野生动物等在早期不愿利用生态廊道进行迁徙，但渐渐地这些动物逐渐改变了原来的迁徙路线，其中最主要的原因是生态廊道的宽度相比与原来的宽度增加了许多，而动物更倾向于“开放”的道路环境。可随之而来的是建造成本的增加，相比于之前造桥的成本，拓宽的天桥造价高出原来的一倍。但仅管如此，经过成本计算后，按照每年车辆与动物的碰撞所造成的间接损失达到了80亿美金，所以相比之下还是相对经济的。

4    启示与讨论

欧美国家的路网建设对动植物、景观生态、资源利用以及水体引导与疏通等方面给予的关注的相对较多，同时起步也相对较早。相比之下国内对路网建设和生态环境设计研究相对单一化，不同专业人才组成的专业团队相对缺乏，而在路网设计之初对于土壤环境、水环境以及动物迁徙与栖息环境研究的关注程度还有待与加强。因此，加强对路网生态学的研究将有助于区域生态环境的改善。

4.1    适度干扰

适度的干扰对生态系统的更新和生物物种的多样性有着促进作用，过度干扰则对于生态系统和生物多样性的稳定产生不利影响。一方面对于道路缓冲区的把握车流量和车次的控制、生态环境容量、生物物种迁徙范围、季节和栖息地环境等等需要进行评估分析和论证;另一方面，在进行公路建设选址选线时，应充分考虑其对资源富饶区域的避让;同时新改扩建道路时要避免分散，充分集中在大型道路上。

4.2    促进本底与干扰区域的融合

在进行设计时，规划的道路，特别是长白山区域，穿越林场的道路与外部环境之间要有所预留，缓冲区域或过渡景观带要保证足够的宽度。

4.3    在对路网生态研究方面应加强政策与资

金的扶持力度

组建由不同学科领域专家组成的设计与评审团队对整个道路建设进行全时段参与，充分保证道路发挥正常功用的同时，保护生态环境与生物多样性，减轻环境污染，促进经济效益、生态效益、社会效益的协同发展。

参考文献

[1]吉林省统计局.吉林统计年鉴 [J]. 长春：吉林大学音像出版社，2019.

[2]李月辉，胡远满.道路生态研究进展 [J]. 应用生态学报，2003，14（3）：447-452.

[3]Reed R.A.， Johnson-Barnard J. ，Baker W.L. The contribution of roads to forest fragmentation in the Rocky Mountains [J]. Conservation Biology， 1996， 10： 1098-1106.

[4]Arima， E.Y.， R.T. Walker， S.Perz， and M. Caldas， 2005. Loggers and forest fragmentation： Behavioral models of road building in the Amazon basin [J]， Annals of the Association of American Geographers， 95（3）： 525-541.

[5]Mader H.J.， Animal habitat isolation by roads and agricultural fields [J]. Biological Conservation， 1984， 29： 81-96.

[6]L. David Mech， Steven H. Fritts， Glenn L. Radde， William J. Paul. Wolf Distribution and Road Density in Minnesota [J]. Wildlife Society Bulletin， 1988： 16（1）， 85-87.

[7]Tikka P.M.， H gmander H， Koski P.S. Road and railway verges serve as dispersal corridors for grassland plants [J]. Landscape Ecology， 2001， 16： 659-666.

[8]Risa Patarasuk. Road network connectivity and land-cover dynamics in Lop Buri province， Thailand [J]. Journal of Transport Geography， 2013， 28： 111-123.

[9]Risa Patarasuk， Michael W. Binford. Longitudinal analysis of the road network development and land-cover change in Lop Buri province， Thailand， 1989-2006 [J]. Applied Geography， 2012， 32（2）： 228-239.

[10]蔡雪嬌， 吴志刚， 程炯.基于核密度估算的路网格局与景观破碎化分析[J].生态学杂志，2012，31（1）：158-164.

[11]郑钰， 李晓文， 崔宝山. 云南纵向岭谷区道路网络对生态系统影响的阈值分析[J]. 生态学报， 2009， 29（11）：5823-5831.

收稿日期：2020-07-31

基金项目：吉林省环保基金项目。

作者简介：李昂（1986-），男，硕士研究生、工程师。研究方向：生态环境保护。