荆岳铁路对东洞庭湖自然保护区自然体系生态完整性的影响分析

2010-03-27谢汉生李耀增张灿明

铁路节能环保与安全卫生 2010年1期

谢汉生,李耀增,张灿明

(1.中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所,北京 100081; 2.湖南省林业科学院森林生态与环境研究所,湖南长沙 410007)

自然保护区是指对有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野生动植物的天然集中分布区及有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在的陆地、水体或海域,依法划出予以特殊保护和管理的一定面积区域[1]。东洞庭湖国家级自然保护区保护对象为湿地生态系统和生物多样性、珍稀濒危水禽、自然生态环境和自然资源,以及自然、人文景观,是数以万计鸟类的理想越冬地和停歇地,是生物多样性十分丰富的国际重要湿地。本文通过对东洞庭湖自然保护区生态完整性现状的分析,预测荆岳铁路建设对保护区生态完整性的影响,为保护区的管理和建设以及铁路设计、施工及运营提供科学依据。

1 荆岳铁路和东洞庭湖国家级自然保护区

新建荆州至岳阳铁路位于湖北省荆州市和湖南省岳阳市境内,起点接轨于荆州地区荆沙线沙市站,终点引入岳阳市京广线岳阳北站。新建正线长度为 167.78 km,工程等级为国铁Ⅰ级,采用双线,设计速度 160 km/h,电力牵引标准设计[2]。

东洞庭湖自然保护区于 1982年成立,1994年国务院批准为国家级自然保护区,为国际重要湿地,位于岳阳市境内,面积 19.00×104hm2,其中核心区 2.90×104hm2,缓冲区 3.64×104hm2,实验区 12.46×104hm2。主要保护对象为湿地生态和珍稀鸟类。

拟建线路出松木桥隧道后就进入东洞庭湖国家级自保护区实验区范围,约有 46.52 km路段位于实验区范围,其中路基长 15.43 km,桥梁长31.09 km。线路与缓冲区、核心区的最近距离分别为 0.5 km、2.33 km。

2 自然体系生态完整性现状调查与评价

2.1 植被生产力及碳贮量现状

植被是生态环境中最重要、最敏感的自然要素,对生态系统变化及稳定起决定性的作用。植被生产力及碳贮量是评价植被生态状况的重要指标,植被生产力及碳贮量越高,说明植被生态状况越好[3]。根据区域内样方调查资料,不同植被生产力、碳贮量详见表1。

表1 不同植被生产力、碳贮量计算表

2.2 景观生态体系现状质量

2.2.1 景观生态体系现状

区域内土地利用现状调查是在卫片解译的基础上,结合现有资料,运用景观法进行综合分析,并对土地进行分类,将土地利用格局的拼块类型分为林地、灌草地、耕地、水域、建筑用地及居民地、裸露地及滩涂等 6种类型,土地利用现状统计情况见表2。

表2 土地利用现状及拼块类型统计表

评价区内耕地面积达到 26 768hm2,占整个总面积的 39.90%,是区域内的主要土地类型。

2.2.2 景观生态体系现状质量评价

在自然体系等级划分中,本区属于自然景观生态系统,主要由湿地生态系统、森林生态系统以及村镇生态系统相间组成。土地利用类型以耕地为主,人为活动干扰较大,整体上生态环境保存较好。在组成景观生态系统的各类组分中,基质是景观的背景区域,在很大程度上决定了景观的性质,对景观的动态起着主导作用。判定景观基质的指标一般选用优势度指数 (Do),Do由密度(Rd)、频度 (Rf)和景观比例 (Lp)3个参数计算得出[4],其数学表达式为:

计算结果见表3。

表3 区域内各类拼块优势度值计算表

由表3可知,在本工程评价区各拼块的优势度值中,耕地的最高,达到 36.48%,其密度(17.87%),频度(48.25%),景观比例 (39.90%)等各项指标除密度值排在第 3位外,频度值和景观比例值均高于其它拼块类型,说明耕地是评价区的基质,是本区域内对景观具有控制作用的生态体系部分。区域内以农田生态系统为主,生态环境质量受人为干扰较大,生态系统抗干扰能力以及调控能力相对较差。

3 对自然体系生态完整性的影响分析

对区域自然体系生态完整性的影响由工程占地引起,工程施工过程中占压土地类型有农田、旱地、人工林和灌草地等,导致区域自然生态体系生产能力和稳定状况发生改变,对本区域生态完整性具有一定影响[5]。

3.1 自然体系生物量、碳贮量及生产力的变化

工程建设完成后,使评价区的各种土地拼块类型发生变化,生物量及碳贮量变化情况见表4。

表4 区域内生物量及碳贮量变化情况表

从表4可以看出:工程建设过程中,使区域内自然体系的生物量减少 2110.89 t,碳贮量下降929.56 t,降低幅度分别为 0.34%和 0.56%,由此可见,工程建设对区域内的生物量及碳贮量的影响很小。另外工程建设使生产力减少4.473 g/(m2·a),平均生产力由原来的649.693 g/(m2·a)降为 645.22 g/(m2·a),根据奥德姆等级划分给出的几个量纲,该生态系统第一性生产力承载力的阈值为 182.5 g/(m2· a),区域内植被生产力平均值远高于该域值,所以该生态系统仍具有较高的生态承载力。因此,工程建设引起的干扰总体上讲是可以承受的。

3.2 自然体系的稳定状况

3.2.1 恢复稳定性

自然系统的恢复稳定性,是根据植被净生产力的多少度量的。如果植被净生产力高,则其恢复稳定性强,反之则弱。本工程在建设及运行过程中,占用了农田、旱地、林地、水域和宅基地等,并使各种土地类型发生了变化,农田、旱地、林地、水域和宅基地面积减少,交通用地面积增加;工程建成后,交通用地面积增加 228.30hm2,占区域总面积的 0.34%,增加幅度较小,对区域内植被净生产力的影响甚微,因此,对评价区自然系统的恢复稳定性影响不大。另外由于草皮护坡等植物措施,评价区内的部分交通用地面积将形成草地,生态系统的稳定性有一定的改善。

3.2.2 阻抗稳定性

自然系统的阻抗稳定性是由系统中生物组分异质性的高低决定的[6]。工程建设和运行后,作为基质的耕地面积发生了变化,由 26 768 hm2降低到 26 621 hm2,减少了 147 hm2,仅减少了0.55%,耕地面积比例仍然占到区域总面积的39.68%,因此,工程建设对区域自然体系的景观异质化程度和阻抗能力影响不大。

3.2.3 评价区内景观生态体系质量综合预测评价

工程建成后,评价区域内土地利用格局发生变化,各植被类型的面积和拼块数量也随之发生变化,其变化情况见表5。工程建成后的各土地类型优势度值计算结果见表6。

从表5、表6中可以看出:工程建成后土地利用格局发生了变化,对生态环境不利的裸露地的优势度增加较大,而作为基质的耕地,其优势度值从 36.48%微降到 36.21%,减少了 0.27%,前后变化不大,仍然维持在较高的水平。可见,工程实施和运行对区域自然体系的景观质量影响不大,景观生态质量虽略有下降趋势,但不会根本上改变该区域的生态体系质量。