姚小蘭,周 琳,吳挺勛,任明迅,*

1 海南大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院,海南省熱帶生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程研究中心, ?？?570228 2 涼山州林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院, 西昌 615000

海南省是我國(guó)唯一同時(shí)在建國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)、國(guó)家公園和自由貿(mào)易港的省份。國(guó)家公園是我國(guó)自然保護(hù)地體系的主體[1],對(duì)維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)原真性和完整性、生態(tài)系統(tǒng)功能以及區(qū)域生態(tài)安全具有重要意義[2—4]。海南熱帶雨林國(guó)家公園位于全球性的生物多樣性保護(hù)熱點(diǎn)地區(qū)與關(guān)鍵區(qū)域[5—6],擁有我國(guó)分布最集中和最完好的連片熱帶雨林和完整的熱帶植被垂直帶譜[7—8]。海南熱帶雨林國(guó)家公園的設(shè)立主要是保護(hù)熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)和海南長(zhǎng)臂猿(Nomascushainanus)等重要物種的繁衍與種群恢復(fù)[9]。景觀格局是不同的生態(tài)系統(tǒng)或土地利用類(lèi)型在空間上呈現(xiàn)不同的分布與組合形式[10],研究區(qū)域景觀格局及動(dòng)態(tài)變化,評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)影響下的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),是保障生態(tài)安全的基礎(chǔ)[11],有助于海南熱帶雨林國(guó)家公園的保護(hù)修復(fù)與規(guī)劃管理。

人類(lèi)活動(dòng)如道路修建等因素會(huì)影響不同土地利用類(lèi)型的空間配置,改變生態(tài)過(guò)程,引起生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化[10]。海南島的高速公路建設(shè)增長(zhǎng)迅猛,特別是2018年9月底通車(chē)的中線(xiàn)高速公路全長(zhǎng)129 km、寬26 m,是迄今為止海南單條投資規(guī)模最大、建設(shè)里程最長(zhǎng)的高速公路[12]。中線(xiàn)高速公路在海南熱帶雨林國(guó)家公園設(shè)立之前就已修建完成,約有長(zhǎng)達(dá)40 km的路段穿越在國(guó)家公園境內(nèi)(圖1)。它在建造初期非常重視生態(tài)保護(hù),道路選址進(jìn)行了認(rèn)真論證,道路兩旁退耕還林和動(dòng)土面及時(shí)綠化保障了中線(xiàn)高速公路的景觀狀況基本穩(wěn)定[12]。但是,高速公路等大型道路可能影響到景觀連通性變化和生態(tài)系統(tǒng)完整性的變化,并逐漸累積車(chē)流及道路徑流帶來(lái)的生境隔離及污染等,存在中長(zhǎng)期時(shí)間尺度上的潛在影響[13—16]。國(guó)家公園設(shè)立之后對(duì)生物多樣性保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提出了更高的要求,如何降低未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間的生態(tài)影響,是當(dāng)前海南熱帶雨林國(guó)家公園和國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)(海南)迫切需要解決的問(wèn)題。

本研究根據(jù)中線(xiàn)高速公路的建造時(shí)間,選取2013年(高速公路未建)、2016年(高速公路在建)和2019年(高速公路全線(xiàn)貫通),針對(duì)高速公路兩側(cè)3 km的范圍進(jìn)行景觀格局分析,運(yùn)用GIS技術(shù)、Fragstats和景觀生態(tài)學(xué)理論定量評(píng)價(jià)三個(gè)年份的景觀動(dòng)態(tài)及景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。最后,結(jié)合道路生態(tài)學(xué)理論以及海南熱帶雨林國(guó)家公園的特點(diǎn),提出相應(yīng)的生態(tài)對(duì)策,為降低高速公路可能的在中長(zhǎng)時(shí)間尺度上的生態(tài)學(xué)影響、開(kāi)展后續(xù)具體物種的保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的優(yōu)化與提升提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

結(jié)合海南熱帶雨林國(guó)家公園高速公路穿越段的地形、地勢(shì)和土地利用等特征,以及高速公路一般的影響距離,本研究選取高速公路兩側(cè)3 km范圍作為研究區(qū)域(圖1)。研究區(qū)域沿著高速公路兩側(cè)3 km進(jìn)行選取,只要高速公路或其兩側(cè)3 km范圍處于國(guó)家公園界內(nèi),就都劃入研究區(qū)域。根據(jù)這一原則,本文研究區(qū)域的高速公路穿越段共長(zhǎng)約60 km(圖1),地理范圍大致位于北緯18°33′16″ — 19°14′16″、東經(jīng)108°44′32″— 110°04′43″。沿線(xiàn)地勢(shì)較平坦,海拔130 m—700 m左右。該區(qū)域內(nèi)土地利用類(lèi)型包括道路(高速公路、國(guó)道與省道等其他道路)、耕地(含裸地)、森林(天然林和人工林)、水域、城鎮(zhèn)(建筑用地)等[17]。

圖1 海南熱帶雨林國(guó)家公園與高速公路穿越段Fig.1 The map of Hainan Rainforest National Park and the expressway crossing section 左圖示海南島高速公路網(wǎng)絡(luò)及國(guó)家公園地理位置

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取

選取2013、2016和2019三年分別代表高速公路的修建前、修建中及修建完成三個(gè)時(shí)間段。利用ArcGIS 10.3經(jīng)圖像鑲嵌融合、幾何校正等影像預(yù)處理從Google Earth得到的影像數(shù)據(jù),空間分辨率為1 m×1 m。對(duì)海南熱帶雨林國(guó)家公園高速公路穿越段的土地利用類(lèi)型進(jìn)行解譯、勾繪,將該區(qū)域景觀類(lèi)型劃分為道路、林地、耕地、水域和建設(shè)用地5個(gè)類(lèi)型。

2020年5月,自駕車(chē)到達(dá)高速公路兩側(cè)對(duì)景觀類(lèi)型及其分布進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證和矯正。景觀類(lèi)型與分布面積總體分類(lèi)精度高于85%,符合研究的需求[18]。

2.2 景觀格局指數(shù)

景觀格局指數(shù)能描述景觀格局,建立景觀結(jié)構(gòu)與過(guò)程或現(xiàn)象的聯(lián)系,更好地解釋與理解景觀功能[19]。由于單個(gè)斑塊景觀指數(shù)的貢獻(xiàn)較小,本研究選取斑塊類(lèi)型和景觀兩個(gè)水平的景觀格局指數(shù)進(jìn)行分析(表1)。

斑塊類(lèi)型的景觀格局指數(shù)按照如下方法計(jì)算[18]：針對(duì)5個(gè)斑塊類(lèi)型,每個(gè)斑塊類(lèi)型選取如下6個(gè)指標(biāo),即斑塊類(lèi)型面積(CA)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、斑塊密度(PD)、形狀指數(shù)(LSI)、平均分維數(shù)(FRAC_MN)和斑塊內(nèi)聚力指數(shù)(COHESION)。

景觀水平的景觀指數(shù)按照蔓延度(CONTAG)、分離度(SPLIT)、景觀多樣性指數(shù)(SHDI)、景觀均勻度指數(shù)(SHEI)和聚集度(AI)5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算與分析。以上計(jì)算均在Fragstats 4.3中進(jìn)行。

2.3 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

通過(guò)景觀干擾度指數(shù)和景觀脆弱度指數(shù),構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型[20]?；诮庾g斑塊的平均面積,研究區(qū)域被劃分717個(gè)800 m×800 m的網(wǎng)格(采樣小區(qū))進(jìn)行等間距采樣。每個(gè)采樣小區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平通過(guò)計(jì)算各網(wǎng)格中心點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(Ecological Risk Index, ERI)獲得,并在ArcGIS 10.3中利用Kriging插值編制生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 斑塊類(lèi)型特征

海南中線(xiàn)高速公路穿越段面積最大的景觀類(lèi)型是林地和耕地,其次是水域和建設(shè)用地,高速公路和其它公路面積最小(圖2、表2)。2013年,景觀斑塊類(lèi)型面積表現(xiàn)為林地>耕地> 水域>建設(shè)用地>其它道路。最大斑塊指數(shù)方面,林地>耕地>水域>其它道路>建設(shè)用地。斑塊密度方面,耕地>林地>建設(shè)用地>水域>其它道路。景觀形狀指數(shù)方面,其它道路>耕地>林地>建設(shè)用地>水域。平均分維數(shù)方面,其它道路>林地 = 水域>耕地>建設(shè)用地。斑塊內(nèi)聚力指數(shù)方面,林地>其它道路>耕地>水域>建設(shè)用地。

表1 選取的景觀格局指數(shù)

圖2 海南熱帶雨林國(guó)家公園高速公路穿越段的景觀類(lèi)型Fig.2 Landscape types of the expressway crossing section in Hainan Rainforest National Park

2016年,中線(xiàn)高速公路正在修建,高速公路斑塊面積(含高速公路和周邊動(dòng)土區(qū)域)有325.51 hm2,高速公路最大斑塊指數(shù)為0.32%。其它斑塊類(lèi)型指標(biāo)與2013年變化趨勢(shì)基本一致。

2019年,高速公路穿越段已全線(xiàn)貫通運(yùn)行,高速公路斑塊面積為168.97 hm2,最大斑塊指數(shù)為0.15%,斑塊密度為0.01,景觀形狀指數(shù)和平均分維數(shù)分別為36.63和1.44,斑塊內(nèi)聚力指數(shù)則為99.72。其它斑塊類(lèi)型指標(biāo)與2016和2013年變化趨勢(shì)基本一致(表2)。

3.2 景觀動(dòng)態(tài)

2013至2016年,高速公路、其他道路、耕地、建設(shè)用地和水域的斑塊面積增加,林地2016年較2013年斑塊面積減少3763.84 hm2；最大斑塊指數(shù)上,其他道路和耕地均降低,其他景觀類(lèi)型均增加；斑塊密度上,中線(xiàn)高速公路、其他道路、林地、建設(shè)用地和水域均增長(zhǎng),耕地斑塊密度減少0.15；景觀形狀指數(shù)上,高速公路、建設(shè)用地和水域有所增長(zhǎng),其他景觀均降低；平均分維數(shù)較2013年變化較??；斑塊內(nèi)聚力指數(shù)上,林地和耕地、其他道路、建設(shè)用地和水域均降低(表2)。

表2 海南熱帶雨林國(guó)家公園高速公路穿越段的斑塊類(lèi)型特征

2019年與2016年比較,林地斑塊類(lèi)型面積增長(zhǎng)2252.05 hm2,但其它景觀類(lèi)型指標(biāo)均呈下降趨勢(shì)；各類(lèi)斑塊的最大斑塊指數(shù)均降低；斑塊密度上,林地和耕地分別增長(zhǎng)0.15、1.21,其它景觀類(lèi)型均下降；景觀形狀指數(shù)上,高速公路、其它道路、林地和耕地均增加,增幅為12.29、12.23、2.26和18.13,建設(shè)用地和水域減少0.83和1.62；平均分維數(shù)變化較??；斑塊內(nèi)聚力指數(shù)上,其它道路、林地和耕地分別降低0.01、0.01和0.2,高速公路斑塊內(nèi)聚力指數(shù)降低0.07,水域增加0.01(表2)。

3.3 景觀尺度特征

2013、2016、2019年的景觀蔓延度指數(shù),先降低后增加,整體上降低0.65(表3)。三年的分離度指數(shù)分別為21.83、25.57、30.32(表3),景觀破碎化呈現(xiàn)出逐漸增加趨勢(shì)。三年的聚集度指數(shù)變化不大,但景觀多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)均呈現(xiàn)出在2016年略有增加、2019年有所下降的格局(表3)。

表3 海南熱帶雨林國(guó)家公園高速公路穿越路段景觀尺度特征

圖3 海南熱帶雨林國(guó)家公園高速公路穿越段不同等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分布和比例Fig.3 Distribution and proportion of different degrees of ecological risks of the expressway crossing section in Hainan Rainforest National Park

3.4 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)Jenks最佳自然斷裂法[21],將景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分為5個(gè)等級(jí)：無(wú)風(fēng)險(xiǎn)(0.2476≤ERI<0.396)、較低風(fēng)險(xiǎn)(0.396≤ERI<0.4733)、低風(fēng)險(xiǎn)(0.4733≤ERI<0.5454)、中等風(fēng)險(xiǎn)(0.5454≤ERI<0.6017)、較高風(fēng)險(xiǎn)(0.6017≤ERI<0.7021)。

結(jié)果發(fā)現(xiàn),高速公路兩側(cè)2 km以?xún)?nèi)的區(qū)域,特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)或居民點(diǎn)都屬于較高或中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū),約2 km以外的邊緣林地或耕地等屬于無(wú)風(fēng)險(xiǎn)和較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(圖3)。高速公路的隧道和高架橋路段的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低(圖3)。2013、2016和2019年中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積占比分別為38.45%、40.21%和33.05%；較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)面積占比為15.57%、14.81%和26.08%(圖4),主要分布在毛陽(yáng)鎮(zhèn)、番陽(yáng)鎮(zhèn)、萬(wàn)沖鎮(zhèn)、什運(yùn)鄉(xiāng)和紅毛鎮(zhèn)一帶,以道路和建設(shè)用地為主要景觀類(lèi)型。這兩類(lèi)區(qū)域加起來(lái),2019年的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占比(59.13%)顯著高于2016年(55.02%)、2013年(54.02%),景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)逐漸增加(圖3)。

4 討論

4.1 景觀動(dòng)態(tài)

景觀的形成與變化是自然因素及人類(lèi)活動(dòng)共同作用的結(jié)果,表現(xiàn)了人類(lèi)與地球環(huán)境物質(zhì)與能量交互作用[22—24]。較小時(shí)間尺度上的人類(lèi)活動(dòng)是景觀動(dòng)態(tài)的主要驅(qū)動(dòng)力,對(duì)區(qū)域景觀造成潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[25—28]。道路網(wǎng)建設(shè)是一類(lèi)非常重要的人類(lèi)活動(dòng),影響著全球陸域面積15%—20%的區(qū)域[15]。海南中線(xiàn)高速公路的修建與運(yùn)營(yíng)一定程度上改變了景觀類(lèi)型的面積、比例及空間分布格局(圖2、3),但目前道路周邊景觀連通度的降幅較小、破碎化程度增幅趨勢(shì)不大(表3、圖3),中線(xiàn)高速公路目前沒(méi)有對(duì)景觀造成明顯影響。這可能是因?yàn)楹Ｄ现芯€(xiàn)高速公路在貫穿熱帶雨林國(guó)家公園區(qū)域,使用了較多高架橋和隧道[5,9,12],降低了高速公路對(duì)兩側(cè)生態(tài)系統(tǒng)的隔離作用,較好地維持了生態(tài)系統(tǒng)完整性和景觀連續(xù)性。

值得注意的是,雖然當(dāng)前海南熱帶雨林國(guó)家公園高速公路穿越段的景觀連續(xù)性與生態(tài)系統(tǒng)完整性較好,但是道路及其帶來(lái)的道路徑流、空氣污染與氣流擾動(dòng)、外來(lái)物種擴(kuò)散等,有可能通過(guò)長(zhǎng)期累加效應(yīng),在較長(zhǎng)時(shí)間尺度上影響到生態(tài)系統(tǒng)完整性和景觀連通性[15,27—28]。另外,海南熱帶雨林國(guó)家公園高速公路穿越段與昌化江河谷并行約40 km、共6次跨越昌化江[12]。寬達(dá)26 m的中線(xiàn)高速公路路面可能與昌化江河谷形成了一個(gè)更大隔離效應(yīng)的區(qū)域,阻隔了兩側(cè)山地自然生態(tài)系統(tǒng)的連通性,影響到海南熱帶雨林國(guó)家公園的生態(tài)完整性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。國(guó)道224、五指山連接線(xiàn)(S26)以及從番陽(yáng)鎮(zhèn)到五指山的高速公路進(jìn)一步形成密集的道路網(wǎng)絡(luò),導(dǎo)致海南熱帶雨林國(guó)家公園景觀破碎化程度增加,影響到生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)完整性,值得今后相關(guān)研究與管理實(shí)踐加以重視。

4.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是區(qū)域尺度上生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容,主要反映人類(lèi)活動(dòng)或自然因素影響時(shí),景觀格局與生態(tài)過(guò)程相互作用所產(chǎn)生的不利影響[29—30]。海南熱帶雨林國(guó)家公園高速公路穿越段的道路緊鄰兩側(cè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)略高,向兩側(cè)越遠(yuǎn),生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值呈階梯狀降低(圖3),這主要是因?yàn)榈缆穬蓚?cè)分布著紅毛鎮(zhèn)、什運(yùn)鄉(xiāng)、毛陽(yáng)鎮(zhèn)、番陽(yáng)鎮(zhèn)和萬(wàn)沖鎮(zhèn)等人口聚居點(diǎn),景觀類(lèi)型以建設(shè)用地和各類(lèi)道路為主,破碎化程度較大。低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)多分布在高速公路2 km以外,以林地和大片耕地為主。由于高速公路的隧道和高架橋路段在一定程度上維持了景觀連續(xù)性,可以較好地維持兩側(cè)的生態(tài)系統(tǒng)連通性。因此,隧道和高架橋部分路段的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低(圖2、圖3)。

中線(xiàn)高速公路在2018年9月全線(xiàn)通車(chē),2019年出現(xiàn)了較多的較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域(圖3)。這表明,高速公路可能存在一定的中長(zhǎng)期時(shí)間尺度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。研究表明,景觀分離度增加、破碎化程度加劇,會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)流、能量流和信息流,最終引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的改變,引發(fā)更高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[31—32]。道路的增加,不僅通過(guò)景觀尺度改變生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),道路及其伴隨著的車(chē)流、噪音與道路兩側(cè)污染物積累還可能進(jìn)一步造成道路的生態(tài)隔離效應(yīng),阻斷擴(kuò)散能力弱的物種如草本植物和兩棲爬行類(lèi)動(dòng)物等的遷移與基因流[14,16]。我們的前期研究發(fā)現(xiàn),海南島特有植物盾葉苣苔(Metapetrocosmeapeltata)、煙葉報(bào)春苣苔(Primulinaheterotricha) 以及馬鈴苣苔屬(Oreocharis)植物在昌化江河谷(高速公路穿越段)兩側(cè)發(fā)生了顯著的遺傳分化[33,34]。高速公路有可能與昌化江河谷一起形成了更高強(qiáng)度的隔離作用,限制了這些植物的擴(kuò)散與基因流,需要在今后的珍稀物種保育中給予關(guān)注。

景觀破碎化程度較嚴(yán)重,景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高時(shí),在一定程度上會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能如水源涵養(yǎng)產(chǎn)生影響[35]。高速公路穿越段2 km以?xún)?nèi)的地方都屬于中等或較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū),這些區(qū)域正位于生態(tài)敏感的海南島“三江源”地區(qū),即海南島最大的三條河流南渡江、昌化江、萬(wàn)泉河的發(fā)源地和最重要的水源涵養(yǎng)區(qū),也是海南熱帶雨林國(guó)家公園水源涵養(yǎng)與水質(zhì)凈化功能的核心地帶(圖1)。高速公路帶來(lái)的水、土、氣等方面污染的長(zhǎng)期累積,可能影響到該區(qū)域水源涵養(yǎng)和水質(zhì)凈化功能。因此,有必要在今后的研究中選取生態(tài)敏感區(qū)和脆弱區(qū)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)開(kāi)展長(zhǎng)期生態(tài)監(jiān)測(cè),及時(shí)開(kāi)展生態(tài)恢復(fù),規(guī)避高速公路可能帶來(lái)的中長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 生態(tài)對(duì)策建議

高架橋路段和隧道能夠基本維持高速公路兩側(cè)的生境連通性,可以在一定程度上降低高速公路造成的生境隔離與破碎化,降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(圖3)。但是,經(jīng)實(shí)地調(diào)研,海南熱帶雨林國(guó)家公園高速公路穿越段現(xiàn)有2處隧道上方的植被都是橡膠林、檳榔林等人工林,林分極為簡(jiǎn)單,缺乏健康的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),生態(tài)廊道作用和水源涵養(yǎng)潛力等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極為有限。建議對(duì)隧道上方的植被適當(dāng)進(jìn)行林下灌木叢、草本層的恢復(fù),增加喬木物種多樣性,提高植被蔭蔽度和資源可獲得性,提升隧道上方作為生態(tài)廊道的作用。

對(duì)于長(zhǎng)約40 km的高速公路穿越段,現(xiàn)有的2處隧道上方作為維持道路兩側(cè)生態(tài)系統(tǒng)完整性和景觀連通性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。建議選擇合適地方增建隧道式高架林地,種植本土植被,連通兩側(cè)的自然生態(tài)系統(tǒng)。在溪谷與濕地附近的高速公路穿越段,適當(dāng)增加下穿涵洞,促進(jìn)兩棲與爬行類(lèi)動(dòng)物的遷移和濕生植物的繁殖體擴(kuò)散。通過(guò)橫跨高速公路的高架林地和下穿涵洞,實(shí)現(xiàn)立體式溝通道路兩側(cè)的生境連通性、生態(tài)過(guò)程連續(xù)性和生態(tài)系統(tǒng)完整性[36—38]。

另一方面,海南島雨季(每年5—10月)的降雨非常大,極容易將高速公路路面的污染物沖刷到周邊的土壤和水系,引起農(nóng)田或水體污染,加劇高速公路形成的生境隔離效應(yīng)。為降低道路徑流對(duì)路基地面的沖刷和減輕污染物的蔓延,可用引流水管和導(dǎo)流渠將道路徑流匯聚到磚石修建的水柜或水塘進(jìn)行儲(chǔ)存和凈化處理(圖4)。這些水塘和水柜底部鋪設(shè)不同大小的沙礫,栽種重金屬富集能力和氮磷吸收能力較強(qiáng)的濕生植物,構(gòu)建維護(hù)成本極低的人工濕地(圖4)。人工濕地的植物吸收、基質(zhì)吸附、微生物降解等多重途徑[39—40]可以?xún)艋缆窂搅骱徒亓糁亟饘?。這一措施已經(jīng)在高速公路穿越段部分路段開(kāi)始實(shí)施(圖4),取得了良好效果。

圖4 海南熱帶雨林國(guó)家公園高速公路穿越段的道路徑流處理Fig.4 Road runoff treatments in expressway crossing section in Hainan Rainforest National Park

總之,海南熱帶雨林國(guó)家公園的高速公路穿越段林地和耕地景觀破碎化程度略微加劇,景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)稍有增加,但景觀整體格局基本保持穩(wěn)定。隧道、高架林地以及已有的道路徑流的人工濕地處理等有效降低了區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。但是,景觀動(dòng)態(tài)與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的變化趨勢(shì)表明,高速公路穿越段的生境隔離作用及其伴隨的噪音、污染等,可能存在長(zhǎng)期累積作用,在較長(zhǎng)時(shí)間尺度上具有潛在的影響。建議在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)增設(shè)隧道式高架林地和下穿涵洞等,更好地維持高速公路穿越段兩側(cè)的生態(tài)系統(tǒng)完整性和生境連通性；適當(dāng)增加收集與處理道路徑流的沉淀池與人工濕地,降低道路帶來(lái)的污染和外來(lái)物種擴(kuò)散等；并在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)如路網(wǎng)交叉口、重要水源地、隧道上方及下穿涵洞等設(shè)立長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)樣點(diǎn),掌握水文、氣象等基本生態(tài)過(guò)程及生境連通性的有效性等,及時(shí)掌握生態(tài)系統(tǒng)完整性和生態(tài)服務(wù)功能的動(dòng)態(tài)變化,為保障與提升海南熱帶雨林國(guó)家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等提供依據(jù)。

致謝：海南大學(xué)楊小波老師和美國(guó)加利福尼亞大學(xué)河濱分校李百煉老師提供建議和幫助,海南大學(xué)余瑞博士和凌少軍博士協(xié)助數(shù)據(jù)分析,向文倩博士生參加野外研究,特此致謝。