牛路青，王 歡（煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計(jì)研究院股份有限公司， 鄭州 450000）

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高速公路周邊區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)研究

牛路青，王 歡
（煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計(jì)研究院股份有限公司， 鄭州 450000）

摘 要：高速公路建設(shè)具有征地范圍廣、工程量大、配套設(shè)施多等特點(diǎn)，容易造成路域周邊的野生動(dòng)植物數(shù)量減少、水土污染或流失、自然景觀消失等生態(tài)問題，而生態(tài)恢復(fù)技術(shù)展示出解決這類難題的良好前景。本文分別介紹了植被恢復(fù)、野生動(dòng)物保護(hù)和水土保持等生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，為高速公路路域生態(tài)恢復(fù)提供一定的理論參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；路域生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)恢復(fù)；技術(shù)措施

1　引言

高速公路雖然具有提高交通運(yùn)輸效率、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)，但是公路的建設(shè)、使用與維護(hù)過程會(huì)干擾周邊區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)，例如路基施工直接損害地表植被或間接干擾植物正常生長(zhǎng)、車輛行駛阻隔野生動(dòng)物的遷徙或造成動(dòng)物交通事故、無防護(hù)的路堤邊坡在雨季產(chǎn)生大量泥沙使得水土流失、以及公路帶周邊自然景觀格局破碎化等。尤其當(dāng)路域涉及特殊地貌氣候區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、水源保護(hù)區(qū)和風(fēng)景名勝區(qū)等生態(tài)敏感地帶時(shí)，若不采取預(yù)防與補(bǔ)救措施，不僅會(huì)對(duì)路域生態(tài)系統(tǒng)造成永久破壞，而且也會(huì)危害到高速公路運(yùn)營(yíng)。生態(tài)恢復(fù)是解決高速公路路域生態(tài)問題的重要途徑之一，開展生態(tài)恢復(fù)研究對(duì)于提升高速公路的環(huán)境效益和使用效率均有重要意義。

2　高速公路路域生態(tài)恢復(fù)的研究現(xiàn)狀

路域生態(tài)恢復(fù)是依據(jù)恢復(fù)生態(tài)學(xué)與景觀生態(tài)學(xué)原理，通過耦合一定的生物代謝、理化技術(shù)及工程措施，來調(diào)整路域生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部組成、能量平衡與信息傳遞等，以遏制生態(tài)退化過程，并強(qiáng)化系統(tǒng)自我修復(fù)能力，最終使路域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)至歷史甚至更佳的服務(wù)功能，路域生態(tài)系統(tǒng)范圍一般劃定為高速公路中心線兩側(cè)各200m寬的線性區(qū)域。路域生態(tài)恢復(fù)在解決生態(tài)問題方面展示出良好前景，已成為公路環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，受到越來越多國(guó)內(nèi)外研究人員關(guān)注。目前研究較多的集中在路域的綠化設(shè)計(jì)、邊坡防護(hù)、景觀恢復(fù)等方面［1］。

國(guó)外關(guān)于路域生態(tài)恢復(fù)的研究起步早且成果多，其中日本、美國(guó)和西歐等國(guó)家在該領(lǐng)域的研究處于國(guó)際先進(jìn)水平，已發(fā)展出較完善的理論體系和應(yīng)用技術(shù)，建立起成熟的法律規(guī)范與管理制度。例如日本的公路建設(shè)已全面采用植物防護(hù)，取得多項(xiàng)植被恢復(fù)專利技術(shù)，路堤邊坡的綠化技術(shù)注重與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)，生態(tài)恢復(fù)技術(shù)向自動(dòng)化與智能化與方向發(fā)展。美國(guó)的環(huán)境治理方式以植物恢復(fù)及自然轉(zhuǎn)移為主，結(jié)合物理和化學(xué)恢復(fù)技術(shù)，同時(shí)致力于研發(fā)經(jīng)濟(jì)和綠色的原位修復(fù)技術(shù)。

國(guó)內(nèi)對(duì)路域生態(tài)恢復(fù)的研究目前還較少，已有報(bào)道主要關(guān)注植被護(hù)坡措施，缺乏路域生態(tài)系統(tǒng)的影響機(jī)理與演替過程的系統(tǒng)研究，選擇先鋒植物時(shí)沒有考慮路域生物群落的多樣性、適應(yīng)性與共生性。在路域內(nèi)野生動(dòng)物的生存環(huán)境分析與保護(hù)方案設(shè)計(jì)方面，缺少具體應(yīng)用案例。生態(tài)恢復(fù)研究工作缺乏高速公路建設(shè)的全過程動(dòng)態(tài)視角，在生態(tài)恢復(fù)后的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估方面尚存在空白。國(guó)內(nèi)生態(tài)恢復(fù)技術(shù)在設(shè)備化、多元化等方面還有待提高。

3　高速公路路域生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)措施

高速公路路域生態(tài)恢復(fù)的常見技術(shù)措施有植被恢復(fù)、野生動(dòng)物保護(hù)和水土保持及凈化三類［2］。

3.1植被恢復(fù)

植被恢復(fù)是路域生態(tài)恢復(fù)的首要措施，是恢復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。植被恢復(fù)為適應(yīng)性物種進(jìn)入和新群落生成提供前提條件，保障生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、生態(tài)價(jià)值與生態(tài)功能得到全面恢復(fù)。植被恢復(fù)措施包括土壤改性、植物選擇和植被種植3個(gè)方面。

土壤改性是路域植被恢復(fù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其理化特征直接影響植被的選擇與種植。土壤的理化特征主要包括土壤密度、粘度、顆粒大小、通氣透水性等物理性質(zhì)，以及pH、化學(xué)元素（N、P、K為主）含量等化學(xué)性質(zhì)。對(duì)于板結(jié)或過粘土壤，可適量添加粗細(xì)砂并進(jìn)行翻耕。對(duì)于酸堿性土地，可采用熟石灰、草木灰等改良酸性土壤；采用堿性石膏、有機(jī)酸或鈉離子交換劑等改良?jí)A性土壤，將土壤pH調(diào)節(jié)至5.0～7.0以便于植物生長(zhǎng)。土壤改性也與擬采用的整體生態(tài)恢復(fù)工程方案密切相關(guān)。例如采用客土噴播技術(shù)可以同時(shí)進(jìn)行土壤改性與植物栽種兩個(gè)工序，避免了傳統(tǒng)方法先改良土壤再栽種的問題，大大提高植被恢復(fù)效率。其中噴播基質(zhì)提供制備生長(zhǎng)的土壤條件，可由土壤改良劑、保水劑、粘合劑或高分子聚合物等復(fù)合而成。

植物群落恢復(fù)過程一般遵循以下順序：先鋒植物→草本群落→灌木群落→喬木群落。因此植物選擇也涉及以上四種植物。先鋒植物通常選擇當(dāng)?shù)卮嬖诘纳?qiáng)、耐貧瘠的草本植物，以禾草類和豆科類植物為首選。草本群落的選擇也應(yīng)優(yōu)先考慮當(dāng)?shù)氐暮瘫究婆c豆科草本的搭配，并且兼顧深根與淺根植物、一年生與多年生植物的配置。灌木群落目前常見的有紫穗槐、沙棘和荊條等。喬木群落的選擇原則需要兼顧生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與美觀作用，常見的有松、柏、槐、柳、杉等。

植被種植包含種植密度設(shè)計(jì)、植被配置與植被養(yǎng)護(hù)。種植密度設(shè)計(jì)采用大行距內(nèi)密植的方法，既可以得到密集植被，又能夠保證植物所需資源充足。植被配置一般分為行狀與群狀，行狀特點(diǎn)是空間利用率高、植物生長(zhǎng)均衡、便于管理；群狀特點(diǎn)則是抗病蟲害能力強(qiáng)，但后期需要人工間伐。植被養(yǎng)護(hù)主要是指為植被持續(xù)生長(zhǎng)提供良好環(huán)境，包括灌溉、施肥、松土、修剪和防病蟲害等內(nèi)容。

3.2野生動(dòng)物保護(hù)

野生動(dòng)物保護(hù)措施應(yīng)貫徹高速公路工程建設(shè)的整個(gè)階段，以公路設(shè)計(jì)階段的保護(hù)措施為主，以公路施工與運(yùn)營(yíng)階段的管理教育方法為輔。遵循“最大程度保護(hù)和恢復(fù)，最小程度破壞”的原則。

在設(shè)計(jì)階段，公路設(shè)計(jì)方應(yīng)該綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的關(guān)系，盡量繞過野生動(dòng)物棲息地與遷徙路徑。例如大廣高速黃河大橋工程花費(fèi)1年時(shí)間調(diào)研優(yōu)化路線，顯著減小對(duì)黃河濕地鳥類自然保護(hù)區(qū)的影響；云南小磨高速公路通過繞線11公里，避開了西雙版納自然保護(hù)區(qū)等。設(shè)置動(dòng)物通道也是設(shè)計(jì)階段的主要保護(hù)手段。不同地域的野生動(dòng)物種類與習(xí)性，動(dòng)物通道的類型、尺寸、位置、維護(hù)，以及警示標(biāo)志等配套設(shè)施建設(shè)都是公路設(shè)計(jì)需要考慮解決的問題。例如明哈高速公路結(jié)合當(dāng)?shù)貏?dòng)物的活動(dòng)規(guī)律，以水源作為動(dòng)物通道位置依據(jù)，并借鑒青藏鐵路經(jīng)營(yíng)確定動(dòng)物通道尺寸與類型。

在施工階段，公路建設(shè)方應(yīng)該針對(duì)施工人員開展動(dòng)物保護(hù)與救助培訓(xùn)教育，制定相關(guān)管理?xiàng)l例約束員工行為，明確崗位責(zé)任，盡量減小施工人員、設(shè)備與污染對(duì)周邊野生動(dòng)物的干擾。在運(yùn)營(yíng)階段，公路管理方則應(yīng)該建立野生動(dòng)物交通事故救助機(jī)制，針對(duì)駕駛員及周邊居民開展野生動(dòng)物識(shí)別與自然資源保護(hù)教育，在野生動(dòng)物繁殖期或棲息地限制車流車速等。

3.3水土保持及凈化

高速公路路域的水土流失與污染主要是由降雨徑流造成。雨水徑流會(huì)沖刷走邊坡土壤，產(chǎn)生大量泥沙，并侵蝕路域良田；雨水中還富含懸浮物與有機(jī)污染物，造成周邊水環(huán)境污染。水土流失與污染程度主要受到區(qū)域降水特征、地形地貌、路面與路域維護(hù)方式、車流量等因素影響。目前一般采用工程控制措施以實(shí)現(xiàn)水土保持與凈化目的，常見工程技術(shù)有生態(tài)護(hù)坡、穩(wěn)定塘與人工濕地等。

生態(tài)護(hù)坡是指恢復(fù)生態(tài)功能的自然邊坡，或是具備水透性的人造護(hù)坡?；謴?fù)機(jī)理主要是提供生物棲息地和增加水體溶解氧，以保持周邊生物的多樣性和緩沖帶的連續(xù)性。高速公路生態(tài)護(hù)坡既要保證公路路面與邊坡的安全穩(wěn)定，又要固定土壤砂石和恢復(fù)水體自凈能力，還要具備生態(tài)景觀功能。按照使用結(jié)構(gòu)材料的不同，生態(tài)護(hù)坡可分自然型、半自然型和人工型三類。自然型生態(tài)護(hù)坡采用植被、干砌石或原木等柔性材料；半自然型生態(tài)護(hù)坡則在柔性材料基礎(chǔ)之上加入混凝土、鋼筋或高分子進(jìn)行增強(qiáng)增韌，以提高坡面穩(wěn)定性，如聯(lián)合石籠網(wǎng)、生態(tài)袋和廢舊輪胎，并在廢舊輪胎腔體內(nèi)種植香根草；人工型生態(tài)護(hù)坡使用生態(tài)混凝土、土壤固化劑、框格砌塊等材料作地基，再鋪設(shè)地表土種植草木，生態(tài)混凝土有利于藻類和微生物附著生長(zhǎng)，具有改善水質(zhì)和景觀作用。

穩(wěn)定塘是利用人造或天然池塘生態(tài)系統(tǒng)的自我凈化能力來處理引入污水。作用機(jī)理主要是污染物的稀釋、混凝、沉淀等物理修復(fù)；以及池塘中植物、藻類、微生物的生物修復(fù)。該技術(shù)建造運(yùn)行成本低、管理維護(hù)方便、節(jié)省能耗、處理量大，適用于處理大規(guī)模污水。按照充氧情況及微生物類型劃分穩(wěn)定塘。穩(wěn)定塘的發(fā)展方向是通過技術(shù)改進(jìn)與工藝組合，來改善塘內(nèi)供氧環(huán)境、微生物濃度與底部淤泥狀況，例如一級(jí)降解動(dòng)力學(xué)常數(shù)值較高的高效藻類塘；由底部污泥降解區(qū)和上部生物膜填料區(qū)構(gòu)成的復(fù)合厭氧塘；采取底部分散進(jìn)水且塘底鋪設(shè)過濾基質(zhì)層的生物濾池等。

人工濕地主要是在一定地形下建造的，由人造填料（基質(zhì)）、水生植物和微生物構(gòu)成的模擬生態(tài)系統(tǒng)，具有天然濕地的結(jié)構(gòu)與功能。作用機(jī)理是水生植物對(duì)污水中P、N等營(yíng)養(yǎng)元素的富集吸收；透水性人造基質(zhì)的過濾、吸附、混凝和氧化還原反應(yīng)等作用；以及微生物對(duì)有機(jī)物的代謝分解。人工濕地具有處理效果好、建造成本低、操作運(yùn)行少等優(yōu)點(diǎn)。

4　結(jié)語

生態(tài)恢復(fù)是治理高速公路路域生態(tài)生態(tài)問題的重要途徑之一。目前我國(guó)的生態(tài)恢復(fù)應(yīng)綜合技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)適用性與安全可靠性，結(jié)合環(huán)境工程、生態(tài)評(píng)估、材料改性和生物培育等多種學(xué)科，實(shí)施過程考慮恢復(fù)潛力評(píng)估、恢復(fù)方案確定、恢復(fù)過程監(jiān)控與恢復(fù)效果評(píng)價(jià)等多個(gè)環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)高速公路路域生態(tài)恢復(fù)目的。

參考文獻(xiàn)：

［1］王成玉.高速公路路域生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究［D］.東南大學(xué)道路與鐵道工程，2008.

［2］倪亞敏.山區(qū)高速公路路域生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究［J］.交通世界（建養(yǎng)機(jī)械），2010（07）：148-149.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.258