道路建设对海岛的生态影响及评价方法研究＊

谭勇华，毋瑾超，于 淼，赵庆英

（1.国家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012；2.国家海岛开发与管理研究中心 杭州 310012）

道路建设对海岛的生态影响及评价方法研究＊

谭勇华1，2，毋瑾超1，2，于 淼1，2，赵庆英1

（1.国家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012；2.国家海岛开发与管理研究中心 杭州 310012）

道路建设对于海岛开发来说破坏性极大，道路网络会引起生物环境的残缺，也会导致本地物种突然灭绝，了解其对海岛的生态影响，并研究探讨评价方法，对于保护和修复海岛生态系统，合理利用海岛资源具有实际的指导意义和生态价值。文章分析了道路对海岛生态产生的主要负面影响，结合日本道路建设的生态影响评价程序与方法，提出了我国海岛道路建设生态影响评价方法研究重点。

道路建设；海岛；影响；评价

我国海岛分为有居民海岛和无居民海岛，根据《中华人民共和国海岛保护法》（以下简称《海岛保护法》）第五十七条规定，“海岛及其周边海域生态系统”是指由维持海岛存在的岛体、海岸线、沙滩、植被、淡水和周边海域等生物群落和非生物环境组成的有机复合体。一个能维持人类居住的海岛由许多分支体系组成，包括经济、社会、人口统计学、文化、环境、生态学，这些分支体系是相互联系又相互独立的。岛屿生物地理学理论的鼻祖Wilson指出：“不管外来环境或者内部结构如何，这些分支体系之间的相互联系决定了海岛的性质和可持续性，如果每个分支体系都能够合理地运行，就可以获得可持续平衡［1］”。

但是，一旦施加在生态系统、经济或者社会上的外来压力超过了海岛的承受能力，或者使得分支体系无法对这些外来压力做出反应，这个分支系统就会出现问题。分支体系中的这个平衡会影响或阻碍可持续发展，同时也可能导致海岛生态环境的恶化。就生态环境来说，道路对海岛的生态环境是非常具破坏性的，必须要周密设计，谨慎开发［1］。本研究聚焦道路对海岛生态的影响，同时对国外成熟经验进行分析研究，确定海岛道路的生态评价需要解决的重点问题。

1 研究现状

就海岛开发来说，道路建设是必不可少的工程之一。然而道路建设和维护已经严重影响到海岛生态系统，这在实施生态环境保护中成为至关重要的问题。道路对动物及周边植被的影响，已有学者做过相关的研究，Gutzwiller和Barrow通过经典的实验说明了鸟类群体和道路特性之间的关系［2］，Kuitunen等阐明道路对鸟群的密度分布具有边缘效应［3］，而Reijnen等研究交通事故对鸟繁殖密度的影响时发现交通噪音会较低繁殖密度［4］。

道路建设也会大大影响小型动物的密度，根据Oxley等的研究，由于交通流量大，交通流通速度快，小型哺乳动物的死亡率在增加［5］。Adams和Geis发现，道路吸引了更多小型的食草哺乳动物，而不是栖身物种［6］。Fahrig等发现两栖动物的密度也会随着交通流量的增加而减少，道路建设使栖息地受到破坏，从而导致青蛙数量减少［7］。

Vos和Chardon，Trombulak和Frissel评述了道路对陆地生物和水生群落的生态影响［8－9］。

Forman、Forman和Deblinger对道路影响地带的广泛研究后指出，道路系统影响着20%的美国地区［10－11］。

道路对生态系统的影响是巨大的，尤其在海岛地区，Forman和Alexander，Seiler，Noss等对海岛道路生态影响进行了研究［11－13］。

Mac Arthur和Wilson是这个领域研究的先驱，提出了决定岛屿面积和物种数量之间关系的重要理论［1］，表达式为

式中：S代表岛屿上发现的一种物种的数量；A代表岛屿的面积；C和Z是估计系数。C取决于物种和生物地理区域，Z是一个系数，对于海岛来说，在大部分情况下，Z在0.20和0.35之间变动，该理论一直广泛用作海岛保护、生态修复以及选划保护区等的理论依据。

与国外海岛生态研究相比，我国对海岛生态影响的研究仍处于起步阶段，理论技术研究薄弱，对生态系统要素的影响和评价研究多停留在理论分析阶段，仅进行了少量的综合性质的应用研究，且目前没有专门针对海岛道路建设对生态影响研究的报道，类似的研究主要集中在大陆地区［14－16］。

与内地不同，我国海岛地理环境独特，相对孤立地散布于海上，岛陆之间和岛屿之间的联系比较困难；海岛的资源短缺，生态系统十分脆弱；海岛自然灾害频繁，环境资源的承载能力是有限的。从已经开发利用的海岛（包括有居民海岛）来看，道路随意拓宽，路面普遍流行水泥或沥青铺设，道路的设计缺少生态沟渠和涵洞等构造设施。致使一些有迁徙习性的动物被阻隔而死亡。

2 道路对海岛的生态学影响

2.1 直接作用

2.1.1 道路致死

海岛开发施工期会造成爬行动物的死亡，如机械的碾压、原料堆放、现场清理及工程施工等；运营期也会导致爬行动物的死亡，尤其是两栖类经常在湿地与高地之间迁移，且行动缓慢，因此致死率很高。道路致死可在两个层次上产生影响：一是造成动物的种群数量下降；二是导致动物种群间的交流或互补性资源间的迁移降低。

2.1.2 阻隔效应

对活动迟缓的爬行类动物来说，阻隔效应尤为严重，会将连续的大种群分割为若干相互隔离的小种群。小种群数量波动大、灭绝率高，重建又受到道路的分割，严重影响种群自然的消长规律，从而导致灭绝率增加［11］。对林蛙（Rana temporaria）［17］和锄足蟾（Pelobatesf uscus）［18］的研究表明，由道路阻隔所形成的异质种群的存活力下降。同时，道路的分割也可能造成隔离种群发生遗传学变异。例如，道路阻碍了林蛙的基因流动，导致该种群显著的基因分化［11］。

2.1.3 生境破碎

一方面，道路纵穿生境时，尽管生境的减少量并不大，但其将生态区域碎化为更弱的次级单位，使整个生态区域易受侵蚀和退化。道路的线状或网状分布引起森林、湿地、水域的斑块化，分割了动物的生境三要素（食物、水和隐蔽场所），不仅使动物的栖息生境减少，而且使斑块间的隔离增加，导致生境破碎化，致使生境中的动物分布范围缩小，异地同种基因难以交流，从而阻断了种群间基因的扩散和迁移，使近亲繁殖率增大，种群衰退几率增加，种群数量下降乃至灭绝。美国中西部雪豹蛙和蟋蟀蛙（Acris crepitans blanchardi）种群数量下降的主要原因就是人类活动干扰和生境质量的下降［19］。另一方面，生境破碎产生的边界，可能为外来种的定居提供适宜的环境，或者至少扩大了借以侵入斑块内部的机会。

2.2 间接作用

2.2.1 非生物环境的影响

2.2.1.1 土壤的影响

道路建设对土壤的破坏作用极大，尤其是被压实或覆盖的那部分土壤；道路用地以外的其他土地资源的生产力也会受到影响。

2.2.1.2 水的影响

海岛开发施工期，由于管理不善，施工人员可能将弃土、弃渣、废油及生活废弃物等直接排至水中，会对海岛的水源造成污染。从而间接影响动物的生长繁殖。

2.2.1.3 大气的影响

道路施工期，建筑材料中的石灰、水泥、粉煤灰产生的大量粉尘，沥青熬拌过程中产生的大量沥青烟都会造成空气污染。使栖息于自然生境中的动物受到影响，但其影响程度还有待于进一步的量化研究。

2.2.1.4 声音的影响

道路施工期爆破、机械产生的噪音会对道路附近的动物造成影响，导致其出现回避效应，干扰其正常活动和繁殖。

2.2.1.5 温度的影响

温度是动物分布的主要限制因子。道路多用沙石、沥青或水泥铺成，裸露的沥青、水泥路面改变了对阳光的吸收，路面的辐射作用使路面热容量变小，下垫面温度升高，使得道路成为一个“热浪带”，导致路面与周围地面的性质差别极大。研究表明，路面的“热岛（heat island）效应”会影响到周围水体和小气候的变化，引起动物繁殖场所的水位下降，水体温差增大，导致动物产卵的死亡率升高［20］。

2.2.2 生物环境的影响

道路改变了邻近道路区域的物理环境（如土壤的硬度、灰尘量）等，导致植被群落的变化而产生边缘效应，干扰甚至破坏了动物的栖息环境，影响其活动规律，致使种群数量减少，甚至会影响到整个生物群落。

道路一方面通过改变环境要素（如上述的土、水、气、声、热等）对植物产生一定的影响；另一方面，道路建设中的临时占地（如临时道路、临时取土场、材料堆放等）以及大量人流的进入，都会使植物群落对环境的适应和调节能力降低。此外，施工期和运营期扬尘及其他有害气体（尤其是沥青熬炼）会对路旁植被（包括自然植被和人工植被）造成伤害甚至死亡。

3 道路建设生态影响评价方法研究

3.1 海岛道路建设生态评价存在的问题

目前，随着《海岛保护法》的正式实施，我国已掀起一股海岛开发的热潮，依据《海岛保护法》的相关条款以及国家海洋局发布的《无居民海岛保护和利用规划（大纲）》《无居民海岛开发利用具体方案编制办法》，开发利用无居民海岛需要对海岛进行生态现状开展调查，并对开发利用的影响进行评价分析。对于有居民海岛来说，虽然其管理体制与无居民海岛有所区别，但从生态系统的类型来说，两者都属于岛屿生态的范畴，生态影响评价的要求应该具有共性。在现阶段，由于缺乏理论和实践指导，海岛道路建设生态环境影响评价还存在以下一些问题。

（1）由于缺乏可查询的基础资料，如海岛的动植物名录、群落特征、濒危种类、生物生活习性、迁移特点、食物链特点以及生态系统特性等，评价者无法准确地判断道路建设对生态环境影响的关键因素，只能停留在宏观定性的分析上。

（2）针对“生态”的理解几乎都是将生态环境看成是包罗万象的，认为理论上的生态环境包括生物要素（动植物）、环境要素（大气、水、土壤、地质等）、社会要素（人口等），但是评价重点仍是水、气、声、渣，生物要素只是定性、笼统地提及。

（3）由于生态系统牵涉的面比较广，目前大多数评价人员还缺乏生态学的综合知识，没有能力从事生态系统特征、动植物群落、生物习性的调查与分析。

（4）生态环境保护措施落后，仍停留在种草植树、防污和防止水土流失等传统措施上。

3.2 日本道路建设的生态影响评价［21－22］

鉴于上述问题，我们研究了日本关于道路建设的生态环境影响评价的做法：一方面是因为日本重视生态环境保护，生态评价制度建立较早，经过了实践考验；另外一方面是因为日本是个岛国，我国海岛与之有许多共同之处，可以借鉴和学习。

日本于1999年6月正式实施环境影响评价法，其对生态影响评价的重点是生态系统，尤其是对动植物种群的影响，评价的方法也非常具体，可操作性强，其评价程序见图1。

图1 生态系统影响评价程序

3.3 生态系统影响评价方法

3.3.1 评价范围

生态系统的影响评价中，评价对象是具有地域特征的生态系统以及重要的物种、群落。

3.3.1.1 地域特征的掌握

根据文献调查，收集有关地形、水系、植被等资料。掌握自然环境的类型及主要的动植物群落状况，生育、生息地的环境状况等。

3.3.1.2 项目方法的确定

选定道路建设所影响的生态环境类别，确定作为评价对象的生态系统。在充分掌握地域生态环境特征的基础上列出重点关注的动植物种和群落的名录，与生物生息环境相对应的食物链特征、生态系统的典型性、特殊性等。项目调查、预测的方法确定要恰当并且有效。不仅要与所选定的地域生态系统的特性相对应，还要与重点关注物种、群落的生态特性相适宜。

3.3.2 调查与预测

3.3.2.1 调查的基本方法

根据现场勘查，对调查区域内的微地形、水体、植物群落类型及分布、动物个体及活动痕迹、鸣叫声等进行调查、确认。

3.3.2.2 调查结果的整理分析

根据调查结果，对重点关注物种及群落进行重新判定。对于重点关注物种及群落的生息环境状况，重点关注物种、群落与其他动植物在食物链上的关系以及共生关系加以重新整理。

3.3.2.3 预测方法

首先，对与道路构造相关的生物生息环境的消失、生存范围的缩小、重点关注物种及群落迁移路线的空间阻隔程度等要充分掌握。其次，对重点关注物种、群落的生息环境的变化以及伴随其变化对地域生态系统产生影响的程度，进行科学分析并参考类似案例进行定性、定量的预测。

3.3.3 环境保护措施及评价

3.3.3.1 环境保护措施

根据预测的结果，除了没有环境影响或影响程度很小的场合之外，要探讨切实可行的环境保护措施。如确保动物迁移采用高架桥、隧道、移植植物群落等措施。

3.3.3.2 评价

如果对地域生态系统产生相关影响，建设项目在可能的范围内应尽量采取回避措施，或减轻措施，或其他的环保措施等。应对以上措施的合理可行性加以评价。

4 我国海岛道路建设的生态影响评价方法研究重点

针对海岛“科学规划、保护优先、合理开发、永续利用”的原则，结合现有的海岛管理制度，海岛道路建设生态影响评价的方法研究应该侧重于以下几个方面。

4.1 项目调查方法研究

生态现状调查是实施生态影响评价的基础性工作，一般采用现场勘查、资料收集或卫星遥感等手段对自然环境状况和资源生态状况、社会经济状况进行调查。同时，根据海岛面积的大小确定调查范围和调查方法。要使评价结论真实可靠，一般必须采取点线，甚至点线面相结合的方法。

4.2 生态系统指标体系的研究

道路生态系统评价指标体系的构建是道路生态影响评价的一个重要内容。现阶段指标体系的研究方法一般有调查研究法、目标分解法、多元统计法等。但是这些指标之间往往缺乏必要的联系，指标取舍具有较强的主观性和随意性，有些指标甚至未加必要的处理就直接采用，有些指标的表达方式复杂而且不可比。

因此我们应该努力构建道路建设生态系统指标体系，使各指标能从不同的侧面和方向来说明问题，同时又要求各个指标互相联系，以便从多方面综合反映评价内容。

4.3 定量评价方法研究

以往的生态影响评价中对道路建设生态影响主要以定性描述为主，缺乏精确性和可比性，但量化计算就可以解决这些问题。尤其是道路穿过某些特殊敏感区的时候，定量方法能较好地评价生态环境质量，做出较科学的分析。定量分析的理论依据主要包括岛屿生物地理学，集合种群理论等。

4.4 综合评价方法研究

道路建设传统生态评价对野生动植物、水土流失等多采用各因子单项评价法，各因子之间缺乏联系，也难得出全面的、定量的结果。而综合评价方法可以有机联系各个因子，能很好地反映道路建设的生态影响程度，以确定必要的减缓不利影响的措施。

5 结论与建议

国外对海岛道路生态影响和评价研究较早，我国对海岛生态影响的研究还处于起步阶段，理论技术研究薄弱。总结分析国内外对道路的生态影响研究成果，本研究认为道路对海岛生态系统的负面影响较大，其影响主要有：直接作用，包括道路致死、阻隔效应、生境破碎、回避效应等；间接作用，包括非生物环境（土、水、气、声、热等）和生物环境的影响。这些因素的综合作用，将会威胁物种长期的存活，从而导致海岛种群数量的严重下降。

结合日本的道路建设生态评价的实践经验，海岛道路建设的生态评价需要重点从以下几方面开展研究：项目调查方法研究；生态系统指标体系的研究；定量评价方法研究；综合评价方法研究。

对于海岛来说，道路建设是海岛开发中对生态系统破坏较大的工程之一，由于海岛生态系统的脆弱性和敏感性，在开始道路建设之前，必须要进行实地综合考察，因为海岛（尤其是较小的无居民海岛）的生态系统不允许我们试验和犯错。

在规划开发时，必须要考虑并尽量避免对海岛生态系统的影响：尽量避免开发过程中，道路建设对生态的破坏；如果一个海岛的道路密度太高或者道路太分散了，应该考虑封锁一些很少用到的或者对生态系统造成威胁的道路；海岛城乡发展要有效规划，避免太多的道路建设；一些动物迁徙的必经区域，在建造道路时，要首先考虑隧道、涵洞等动物安全通过的生态构造（迁徙措施）；一旦道路建设变得无法避免，迁徙措施也无法实行或者无法不造成损失，考虑实施生态补偿，使生态系统保持平衡，如另建湿地、造林等。

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国家海洋局第二海洋研究所基本科研业务费专项资助项目（JG0909）；国家海岛保护与管理专项资助（2011914）.