▲道路生态学研究及其对我国道路生态景观建设的思考

▲道路生态学研究及其对我国道路生态景观建设的思考_路学：道路、空间与文化

◎殷利华　万敏　姚忠勇

一、概况

道路生态学是指运用生态学和景观生态学的原理来探索和解决道路、车辆与周边环境之间相互作用的一门科学（Forman et al.，2003：7），研究对象涉及由道路建设引起的植被、野生动物、水生生态系统、风与大气效应、水流、沉积物、化学物质等问题，整合了交通工程学、水文学、野生生物学、植被等知识，目的是实现道路、车辆与生态环境的可持续发展。道路生态学主要形成于20世纪80年代的欧美国家，本文尝试将其发展历程分为萌芽期、生长期、成熟期3个阶段。

二、发展阶段

（一）萌芽期

19世纪中期道路大规模建设到20世纪80年代道路生态学萌芽的这段时期。庞大、密集的路网导致了生态分割、土地占用、生物栖息地侵扰、物种丧失、水土流失以及空气、水体、噪声污染等诸多问题（江玉林，2008），路网系统也受到了自然界的侵害和干扰，“道路系统和生态系统就像两个相互缠绕和厮打在一起的巨人”（李太安，2008;福曼，等，2008：序）。20世纪70年代，由于社会环保意识高涨，减少噪声，降低大气污染、水污染的一系列法律法规相继出台，道路建设开始关注环境与美学的问题。

（二）生长期

20世纪80年代至21世纪初，道路生态学理论逐步形成。本阶段主要关注道旁自然植被、道路对野生动物的影响、道路生态保证措施3个方面。

道旁多为一年生禾本科开花本地种植物（Bannister et al.，1995），这些植物对干、湿、冷、热等有宽泛的遗传耐受性（Townsend et al.，2000：34-50），且多为“喜光型”（Pickett & White，1985：112-117）。在排水、汇水较多的区域则分布一些耐湿植物，还会有稀有种或大型植物出现（Holzapfel & Schmidt，1990）。道路建成后道旁植物就开始了由一年生风媒种子的杂草，向多年生草本、灌木、甚至树林的缓慢演替过程，人工干预（如车辆、放牧等）和野生生物（如吃浆果的鸟、蜜蜂等）的捕食增加了路旁植物的丰富度和盖度，为野生生物提供了栖息地和食物源。

温暖路面常吸引两栖类、爬行类动物，导致很多道路轧死事件（Trombulak & Frissell，2000），昆虫类（Forman，1995：131-143）、哺乳类（Joyce & Mahoney，2001）也如此。同时，道路的修建和运营影响了动物栖息地质量，造成其生境和种群破碎化，一些哺乳动物因此发生巢区转移现象（Forman & Alexander，1998）。

道路生态保证措施出台。20世纪60年代法国最早建狩猎桥——“绿桥”（green bridge）让动物穿过高速公路（Ballon，1985：311-316），此后美国（Kuennen，1989）、加拿大等国家也为不同的野生生物提供了最好的“景观连接器”（福曼，等，2008：17）。荷兰、澳大利亚、德国、瑞士（Keller，1999），以及欧洲基础设施与生态网络（Infra Eco Network Europe）组织（Van Bohemen, 1998）等相继成立道路生态研究机构。法律方面，美国国会的《公路法》第一次要求各大都市区成立一个区域性机构开展“连续、全面、协调”的3C（Continuing,Comprehensive, Coordinated）道路规划工作（Weiner，1997： 135-157），《国家环境政策法案》（NEPA）以及2000年美国联邦公报刊印与NEPA相关联的法律则提出了道路建设必须注重保护生态环境。

（三）成熟期

以2003年《道路生态学》出版为标志，一直到之后不断完善的几十年。美国哈佛大学Richard T.T.Forman教授是道路生态学的开拓者和奠基人之一。他组织水文、生态、道路共14位专家于2003年出版了第一部道路生态学专著“Road Ecology-Science and Solutions”，提出道路生态学相关研究理论和领域，是道路生态学的一个重要里程碑。该阶段拓展了道路与水、气、化学污染关系的研究，关注路网对生态景观的深远影响；提出道路对景观格局的影响存在滞后效应（Trombulak& Frissell，2000），人们应重视道路对生态环境的深远影响。

三、我国道路生态学发展状况

（一）理论研究

道路生态学在我国还是一门新兴学科，理论研究成果多表现为综述、专题文献及著作3个方面。

章家恩（1995）最早探讨了道路廊道效应及其生态影响，提出了道路生态建设的思考；宗跃光（2003）探讨道路生态学和生态道路网的研究进展，并对北京局部地区道路网动态模拟分析；李月辉等综述了国外道路生态学在物理化学环境、动植物、景观等方面的研究（李月辉，等，2003；汪自书，等，2007；王化平、李太安，2009）；王云（2006）从道路生态学影响、道路景观美学评价、道路景观规划与设计3个方面进行了文献综述和展望；丁宏（2008）探讨了路域影响范围。专题研究中有利用RS，GIS技术来评价道路生态影响（蔡博峰、路瑞锁，2009）、公路生态环境评价（徐媛媛，2005），道路对植物影响及其适应性（张雪秋，2007）等相关研究。道路与动物关系研究不多，主要有班夫公园生物通道（万敏，等，2005），长白山路边黄鼬行为（王云，等，2010）；城市路面雨水污染也有相关研究（王书吉，等，2006）。李太安等翻译了Forman的《道路生态学》，毛文碧等出版了国内第一部道路生态学专著《公路路域生态学》，让大家认识公路系统对自然环境的复杂负面影响，以及协调公路建设与自然关系的基本做法（毛文碧，等，2009）。赵剑强（2002）、高速公路丛书编委会（刘书奎，2001）等个人或单位阐述了道路建设中环境保护方法和措施。沈孝辉（2009）等呼吁国家重视对道路生态学的研究，尽快改变我国道路建设非生态局面。

（二）实践建设

1.政策及管理

我国交通部于1987年发布了《交通建设项目环境管理办法（试行）》，推动了道路交通建设中气、水、声的污染防治；1997年的《公路建设项目环境影响评价规范（试行）》规定了项目需对社会、生态、噪声、水环境影响进行评价；1998年发布《公路环境保护设计规范》引导环保型的公路规划设计；2003年交通部通过《交通建设项目环境保护管理办法》。另外，中国公路学会专门成立了环境与可持续发展分会，开通专门网站（http://www.jtzx.net.cn/glhf）^〔96〕，发行《公路环境保护》杂志（2007年合并为《交通建设与管理》），并组织多次专题学术交流会，从各方面探讨道路与生态的关系。

2.优秀工程

2008年易道景观设计集团（2009年后该公司合并为现AECOM公司）通过优化道路线形和断面、创建道路雨水处理系统、重视栖息地间连接，根据土壤特征分阶段栽植地方植物实现生态道路建设的策略，对上海崇明岛的崇启高速公路段提出了绿色高速公路的设想（余畅，2009）（见案例）。2003年交通部在川九公路的改造中实践了“设计阶段最大程度保护生态，施工阶段最小程度破坏生态和最大程度恢复生态”的建设原则，使该公路成为了我国具有代表性的一条环保道路^〔97〕。青藏公路、青藏铁路都在藏羚羊通道上做了很好的道路生态示范（吴晓民、王伟，2006：58-83）。2010年12月开通的创诸多中国铁路史上之最的宜万铁路在建设中就上演了为“水上大熊猫”中华鲟繁衍“让路”的生态保护举措（朱艳莉，2010）。

我国的道路生态学建设总体处于不断探索和发展阶段，暂无完整的理论体系，但道路建设已开始重视环境保护，道路建设与环境的可持续发展还有待不断探究。

四、我国道路生态景观建设案例

（一）台湾道路生态工法

1.背景理论

台湾公共工程委员会将生态工法（Ecotechnology）定义为“人类基于对生态系统之深切认知，为落实生物多样性保育及永续发展，采取以生态为基础、安全为导向，以减少对自然生态系统造成伤害的永续系统工程”（吴水威，1993）。道路工程生态工法的主要目标是通过改善道路工程设计，加强对道路周围环境的生态保育，包括对自然环境纹理的尊重，尽可能维持生态多样性，维护顺畅的生物迁徙廊道，并融入具体的生态工法等处理措施（卓建全，等，2004）。

道路生态工法常遵守4个原则（苏维翎，等，2005：304-310）：回避（avoidance）、缩小（mitigation）、补偿（compensation）、增益（increasing）。具体措施^〔98〕有：①最小改变地貌；②尽可能增加绿带、蓝带面积；③最少挖填和最小运距；④应用当地原生植被和建设材料；⑤应用多孔性透水结构物；⑥表土回填栽植；⑦生态边坡防护等，尽可能通过道路面积、形式、生态廊道等设计保全生物多样性，减少水土流失，积极防治道路带来的声、光、空气、水污染。

2.代表项目

“国道”三号，主要生态工法有：①编栅边坡修复；在柯子湖至宝山路段边坡处采用打椿编栅后回填泥土，喷灌植物种子并覆盖稻草席利于植物生长；②维护生物廊道；通过新店河流谷底位置采用高架桥梁，避免切断原有物种的活动路线；经过山体时将隧道洞口最小化，尽可能恢复四周生态景观（图1）；③防护动物栖息地；在九如林边段施工时监测河流水质变化，用栏板隔开施工区减少对周围环境影响。

图1　台湾“国道”三号景美隧道洞口

（二）上海崇启绿色高速道路规划

易道集团规划的上海崇明岛崇启通道方案获得了美国建筑实录“绿色设计”大奖。（图2）方案针对岛上地势平坦、土壤重碱性且薄层的不利特点，注重展示崇明特定的农耕景观格局和环境保护，具体措施：

1.建立道路雨水生态收集处理系统。采用分离式路面，将原2m的中间分车绿化带扩宽为5m，满足路面雨水汇聚及景观种植需求（图3）；路面雨水汇入到中间隔离带后，经管道收集汇入自然引水渠之后流入暴雨湿地净化，最后排入自然河道（图4）。2.降低路基高度，协调与周围环境的关系。降低原3m高路基为1.5～2.0m，有利于生态雨水处理系统与本地植被结合并与周边土地有很好的视觉联系。3.借助现有河道及道路，提供动物通道。4.提出“先成林后成景”，建立符合场地的栽植系统。5.回填表土。公路建成后将表土回填到隔离带中，满足种植需要并保护沙土地基。

图2　崇启高速公路场地环境

图3　道路雨水收集断面

图4　道路雨水生态收集系统平面示意图

五、对我国道路生态景观建设措施的思考

（一）道路工程本身

道路工程建设从场地选线、线型改善、构造形式等方面都应融入大尺度的生态理念，①选线：做好环境调研和环境评估，尽量避免通过生态敏感地和损害栖息地的路线；②线型：改变路线或采用桥梁、隧道方式维持原有物种的迁徙路径；③构造：在功能和场地允许的前提下，尽可能采用透水路面、自然雨水收集系统配套的构造形式，让土地自由呼吸；如照明等附属设施尽可能利用太阳能、风能，绿化种植有利于车行安全和粗放管理。

（二）道路与周围环境

1.协调与水体的关系

路面雨水中很多污染物难以自净，不加处理直接排入水体后会严重降低水质；其次，滨水道路建设对水体的扰动很大，甚至如堤路直接分割水体，使水体两边生物流、能量流受到阻隔，影响水生生态系统。应尽可能采用长跨度桥梁、水上架空栈道等道路形式通过水面；尽可能远离水陆交错带，保护滨水生物多样性和水陆栖息地的完整；结合道路中间分车绿化带和周边地形，建立自然雨水生态降解系统。

2.协调与山体的关系

尽可能减少对山体自然机理、原有森林植被的破坏。减少山体径流与道路路面雨水径流对山体结构层、土壤的冲刷。利用各种边坡生态修复技术积极修复边坡。积极运用当地路边自然野生植物，有助于更快地形成稳定的道旁自然生态植物群落景观。

3.协调与野生生物关系

设置符合当地野生生物习性的上、下行生物通道，以及警示标志、防护措施，保证野生生物自由安全地通行和迁徙。道路工程建设和维护管理中，尽量减少噪声、扬尘、灯光、水体污染等对野生生物生境的干扰。协调路旁植物绿化品种与周围环境关系，增加物种多样性。

六、结语

我国道路生态学发展还处于起步阶段，需要我国政府在立法、研发、资助等方面加大支持力度。道路工程及道路生态景观的规划与建设宜加强与水文、生物保护、生态环境等各部门的合作，注重保护环境、尊重自然，减少对自然水体、山体、野生生物栖息地的干扰和破坏；借鉴国内外优秀经验，积极修复已破坏的景观；鼓励更多公众选择步行、骑车、拼车、乘坐清洁能源公交等绿色方式出行，推进我国道路生态学的健康发展，合力营建一个可持续的道路生态景观。

（原载《中国园林》2011年第9期）

基金项目：本文收入论文集时经过修订，受到国家自然科学基金青年基金“桥阴雨水花园研究——以武汉建成区高架桥为例”（资助号：51308238）的资助。

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【注释】

〔96〕中国公路学会环境与可持续发展分会的网址后来更换为http://www.glhf.net.cn.

〔97〕请参见：川九公路成为我国第一条环保标志性道路［N］.中国公路网.2005-10-25.http://www.chinahighway.com/news/2005/117946.php.

〔98〕本部分为综合参考文献总结。