“轨道机动车”游憩活动对公园生态环境的影响研究——以上海共青森林公园“森林小火车”游憩活动为例

文／熊世宝 浙江大学建筑设计研究院有限公司

引言

森林小火车本是一种通行在森林覆盖地区的交通方式，著名的线路包括阿里山森林火车线[1]等。随着现代交通方式的改变，这种交通方式已渐渐退出人们的生活。然而，因为森林机车运行速度较慢、视线开阔、适合观赏等游憩行为的特点，在公园等城市游憩地中大量出现以森林小火车为蓝本的游憩活动方式，并有一些相关的开发和研究[2]。

上海共青国家森林公园作为上海市区内重要的森林生态公园，公园总占地面积为1965 亩，其中对外开放的绿地面积为1870.6 亩，是首批国家级森林公园[3]。其内部丰富的游憩活动，包括烧烤、垂钓、森林小火车等，也符合森林公园的整体游憩目标。本文通过对共青森林公园内的游憩活动——“森林小火车”运营情况及沿线环境的调查，分析其对环境的影响方式及结果，并针对这些影响尝试进行一些空间上的改造。

1 轨道机动车游憩活动的行为特点

（1）作为穿越森林的线性活动，上海共青森林火车轨道长1km，环形封闭式游览，设1 个站台和一个山洞停放点（图1）。站台为运营时使用，配有售票站等管理设施，其中售票处面积约10m2，站台乘客自由活动区域面积约76m2。山洞为每天停止运营后的停放点，也是日常检修的地方。

（2）运行中游客不得上下车，坐行观赏，上海共青森林公园森林火车设有40 个座位，一次游览最大可容纳游客40 人，每次行驶约5 分42 秒，运营间隔时间由乘坐量决定，平均为6 分钟。运营时间为早9 点至下午4 点30 分。

（3）森林小火车是一种独特的慢行体验方式，乘坐体验与视觉移动的观赏、穿越森林的情景相结合，不同于步行、自行车等慢行游览方式。柴油火车本身代表工业文明的一个阶段，是历史文化的一种象征，森林火车集合了两种独特的元素，融文化感受和生态体验于一体。

2 小火车活动对生态环境的影响特征

2.1 影响类型

该项游憩活动对环境的直接影响包括“森林小火车”活动在空间上对于沿线周边植物生长的影响、机车地面滴油以及铁轨润滑油对地表环境的影响、“森林小火车”运动产生的震动对环境的影响、轨道线路对于公园水系的影响、机车产生的柴油废气对于环境的影响、机车运行时产生的噪音污染、轨道对生态的阻断作用。该项游憩活动对环境的间接影响包括铁轨沿线踩踏对植被的影响、踩踏对土壤板结的影响以及铁轨沿线遗留的路面垃圾对环境的影响。

以下分别为植被破坏（图2）、震动（图3）、油污（图4）的影响分布图。

2.2 直接影响

该项游憩活动对环境的直接影响包括“森林小火车”活动在空间上对于沿线周边植物生长的影响、机车地面滴油以及铁轨润滑油对地表环境的影响、“森林小火车”运动产生的震动对环境的影响、轨道线路对于公园水系的影响、机车产生的柴油废气对于环境的影响、机车运行时产生的噪音污染以及轨道对生态的阻断作用。

2.2.1“森林小火车”活动在空间上对于沿线周边植物生长的影响

图1 运行轨道及站点分布图（图片来源：作者自绘）

图2 植被影响（图片来源：作者自绘）

图3 震动影响（图片来源：作者自绘）

图4 油污影响（图片来源：作者自绘）

（1）空间上的影响：考虑到植物不受限制地自由生长有可能会侵入火车的行驶空间，对火车的行驶造成安全隐患，所以火车轨道两侧2m范围内的种植基本上为杂生草本植物，无灌木与乔木。同时，为防止乔灌木枝桠的自由生长对小火车行驶造成影响，距小火车行驶空间一定范围内的乔灌木被修剪。

（2）温度带来的影响：火车在经过轨道时摩擦产生高温，会对轨道旁的植物造成损伤，轨道之间的植物也无法自然生长。

（3）其他影响：其他影响还包括柴油废气等对于植物的影响，具体在后文中阐述。

2.2.2 机车地面滴油以及铁轨润滑油对地表环境的影响

森林小火车通过后，会在铁轨周边的土壤留下少量的机械性废油，同时钢轨上会残留有润滑油，这些废油随雨水流入沿线的水体中，对土壤和水体环境造成不良影响。油污多集中于轨道的连接节点和两个停靠区（站台和山洞），具体统计出的油污表面积为：轨道垫层油污46.6m2，轨道接头处油污面积8.2m2，山洞停放点油污表面积11.2m2，站台停靠区油污面积18.4m2，总计油污面积84.4m2。

根据相关研究[4]，含油废水流到土壤，由于土层对油污的吸附和过滤过程中，会在土壤中形成油膜，使空气难以透入，故而阻碍土壤微生物的繁殖，破坏土层的团粒结构。

流到水体的油污形成油膜后会阻碍大气复氧，断绝水体氧的来源，水中的乳化油和溶解油由于需氧微生物的作用，在分解过程中消耗水中溶解氧，生成二氧化碳和水，使水体成缺氧状态，水体的二氧化碳浓度增高，使水体PH 值降低到正常范围以下，影响鱼类和水生植物的生长。

2.2.3 轨道线路对于公园水系的影响

共青森林公园中的水体为死水，流动缓慢，水质较差[5]。森林小火车轨道路线在与公园水系相交时，部分桥梁的基座是完全夯实的，对公园的水体流动造成阻断，使得公园内水系的活动能力继续降低，水质进一步恶化。水体的静止使得大气的复氧能力降低，大量的厌氧微生物繁殖，水体富营养化。同时污染物质自净降解速率随着水流紊动强度的减弱而减弱，使得目前共青森林公园内水体富营养化严重[6]。

2.2.4 机车产生的柴油废气对于环境的影响

柴油燃烧会产生氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、醛类和不完全燃烧时的大量黑烟。黑烟中有未经燃烧的油雾、碳粒、一些高沸点的杂环和芳烃物质，并有些致癌物如3，4-苯并芘[7]。在现场观察到森林小火车在运行时产生大量黑烟，故会产生很多油雾、碳粒等物质，对于公园中的植被表面、水体等环境单位造成严重的污染。同时，由于森林小火车与旁边的游人距离很近，故会直接影响到游人的身体健康[8]。

2.2.5 机车运行时产生的噪音污染

森林小火车在运营过程中发出的噪声主要包括：信号噪声、机车噪声和轮轨噪声。其中信号噪声的持续时间最短但分贝最高，通常是提醒前方游客的警示鸣笛。由于森林小火车机车功率仅为24kW，机车在运行时自身噪声较弱，基本不会对游客产生较大影响。从现场感受判断，轮轨噪声分贝较小，主要影响乘车的游客，而对周边环境影响较小。

机车所使用鸣笛分贝约在90dB，根据上海市绿化和市容管理局2013年6月24日发布的《上海市绿化和市容管理局关于进一步加强公园社会生活噪声污染防治工作的通知》（沪绿容[2013]213号）文件，公园活动噪音不得高于70dB（噪声源测试距离和认定标准为活动团队外围边缘20m处为测试点，对测试点的声源噪声≥70dB 的，公园管理方应及时进行劝阻，劝阻不听者，报公安部门处理），故应在鸣笛本身，或是使用方式上予以改进。

2.2.6 轨道对生态的阻断作用

铁路轨道的存在一定程度上是对自然植被的分割，导致动物的活动区域缩小，活动领域被重新划分，可能导致动物种群变小，种群间交流减少，生态环境岛屿化。

2.3 间接影响

该项游憩活动对环境的间接影响包括铁轨沿线踩踏对植被的影响、踩踏对土壤板结的影响以及铁轨沿线遗留的路面垃圾对环境的影响。

2.3.1 铁轨沿线踩踏对植被的影响

关于小火车铁轨沿线的踩踏，结合相关研究[9]进行分析，大致归类为三点：

（1）游客的猎奇心理

共青森林公园的游客多为上海常住人群，而森林小火车游憩活动在上海地区并不多见，对于他们来说森林小火车是一项新奇有趣的活动，所以在火车道沿线会发生一些探寻活动。游客对于小火车的好奇心驱使了这项活动的发生，这也带来沿线植被被踩踏的问题。

（2）小火车游览活动和步行游览活动在空间上交错

森林小火车的环形路线和公园步道系统在空间上形成了交错点，这些点形成了植被踩踏的放大点和主要节点。园路上的行人经过这些节点会驻足拍摄，甚至渗透入轨道沿线，这种由小火车引发的观赏活动加重了植被的负担。且因为园路与轨道空间上是交错的，管理方很难设置一些拦网等设施，不能进行高效的管理，游客的踩踏超出植被的承载极限，带来了很大的破坏。

（3）从众心理

游客的从众心理也是原因之一，往往一个游客的行为会引发其他人的从众行为，这在很多草坪上也会经常出现，而踩出道路之后对于之后的游客也会形成心理暗示，从而进一步恶化。

这三方面的因素，引发的高强度的踩踏使得原本植被丰富的轨道两侧形成了两条几乎没有植物能够存活的线性区域。

我们在对典型区域进行测绘后得到了踩踏作用导致的铁道两侧的植物生长情况的断面图。根据现状中的问题我们结合相关研究[10]，通过以下实验，对土壤板结程度、植物生长情况进行了调查。

2.3.2 踩踏对土壤板结的影响

（1）实验方法：

压力固定（人的体重60kg），受力面积固定（截面积约6.25cm2的立方体石子），对土壤进行压力测试，压强约为9.4×105Pa，以石子的陷入深度作为统计数据进行硬度测算，多次测量取平均值消除偶然误差。

（2）取样点选择：

以轨道为原点向外推进，因为30cm 内土壤均为碎石覆盖不宜作为取样点，故以30cm 处为第一个取样点（与轨道平行），每隔10cm 进行取样，到200cm 处基本为自然土壤，共有18 个取样区，与轨道距离分别为3、4、5……20dm，每个区域内进行五次实验取平均值。

（3）数据分析

①取样点数据为18 个采样点的平均压入深度（表1）。

②对其进行取整并进行等级划分，将土壤板结程度分为10 个等级：1，2，3……10。

自然土壤（无人类活动干扰，无踩踏活动）：板结程度1。

被踩踏为路面的土壤：板结程度10。

③最大值为11.2mm（自然土壤）对应板结程度1，最小值为2mm（被踩踏为路面的土壤中心处）对应板结程度10。

④对压入深度进行等级划分，为方便分类，将其分为10 个区间：1.5 ～2.5、2.5 ～3.5……10.5 ～11.5，分别对应等级10、9……1（表2）。

⑤将平均压入深度、板结等级、植被高度进行对比（图5）。

（4）实验数据与结果

（5）结论

从实验结果明显看出，铁轨沿线的踩踏行为严重地影响了土壤的板结程度。一方面，说明该带状空间的气候环境和地下土壤条件已经不能满足植物正常生长发育对于水肥气热的需求，阻碍了植物的气体交换、水分平衡、能量平衡和养分循环，影响了植物的正常生长发育；另一方面则证明了高频率的踩踏对于植物具有直接性的破坏作用。铁道边已产生几乎没有植物能够生存的带状空间，产生了比轨道本身更具有生态阻断效应的空间，对于公园的整体生态格局有着消极的影响。

表1 取样点数据（单位：mm）（表格来源：作者自绘）

表2 铁轨沿线踩踏行为对土壤板结程度的影响（表格来源：作者自绘）

2.3.3 铁轨沿线遗留的路面垃圾对环境的影响

森林小火车现已成为共青森林公园中最具特色的游客活动之一，其穿梭在森林中的场景也十分吸引游客。铁路左右两侧只有地被植物的空间容易进入，但并不是预设的人行道路，故没有设置垃圾桶等设施，这使得很多乘客在沿着铁路的空间活动时会将垃圾扔在该区域内。目前在火车道沿线，地表存在很多垃圾，这在很大程度上影响了该空间的环境质量。遗留在土壤的垃圾会通过垃圾渗滤液渗入土壤，渗滤液污染物在土壤中产生一系列物理、化学和生物作用，如过滤、吸附、沉淀，或为植物根系吸收或被微生物合成吸收，从而使污染质留在土壤内，或通过土壤孔隙进入地下水，造成范围更广的污染[11]。

3 针对“小火车”对环境影响的设计对策

3.1 油污防治的对策

为解决小火车油污对环境的影响，我们结合相关研究[12]，提出两种方法：

3.1.1 人工清理方法

定期由小火车养护人员，在小火车沿线进行人工物理吸附式清理，通过使用吸油纤维等材料，手动对轨道及周边受到油污的污染区域进行刷洗。该方法的优点是能够直接便捷地清理小火车带来的油污，且清理具有很强的针对性；缺点是需要大量人力，与此同时清理效果的持续性较差，需要周期式的重复作业。

3.1.2 微生物清理方法

在轨道及周边投放有较强吸附能力的细菌形成长期的吸附油污的效果，其主要原理是微生物对油污中的碳源进行的同化降解。其优点是只需要一次性的人工投放就可以产生明显并较为长久的清污效果，同时对环境不会产生新的污染。运用微生物进行清理的关键在于微生物的生长和繁殖需要一个较为固定的环境，需要对微生物生存环境进行PH 值、温度、营养盐等的测算，同时不同的细菌对于P、N 等元素有一定的需求，可能需要在土地中投入相对应的营养盐。

3.2 小火车沿线空间改造

森林小火车沿线的游憩活动的开展以及其引发的观赏活动行为，与其对沿线生态环境的影响有着一定的冲突，其中最突出的为游人进入轨道空间时对轨道两侧地被植物的踩踏破坏。保持其生态环境的可持续性对自然环境以及发展更深层次的沿线游憩活动有着重要作用，故应做出改变以缓解该矛盾。共青森林公园作为城市中的自然环境，不应过多地加入人工痕迹，故采用生态改造的方法。

具体改造方法为：在距钢轨两侧0.7m 处，修建宽为0.7m 的木栈道。具体实施步骤为先将原土质路面过渡性地下挖0.3m，形成种植沟，在自然土壤上种植耐阴草本植物；上面覆盖金属板支撑栈道，对金属板打孔来为植物生长提供纵向生长空间；金属板上铺设5cm 厚的防腐木材；最后在上面散铺碎石，植物可从缝隙间生长，同时保证视觉上栈道与周围的环境融为一体（图6）。

结语

通过对上海共青森林公园森林小火车的研究，发现尽管森林小火车给公园带来了噪音、油污等多种方面的影响，但森林小火车始终是共青森林公园中人气最高的游乐项目，在森林小火车站台等待乘坐森林小火车的游客络绎不绝，它无疑也成为了整个共青森林公园最具有特色和代表性的游憩活动之一。

图5 铁路沿线踩踏行为影响分析图（图片来源：作者自绘）

图6 改造设想剖面（图片来源：作者自绘）

对于森林小火车带来的种种问题以及对于其他游憩活动的影响，我们相信在很大程度上都可以通过对森林小火车整体运营系统的设计使其得到改善。总体而言，森林小火车对于公园吸引力和游憩活动丰富度的促进作用远大于其带来的影响，所以应该在城市的公园中鼓励森林小火车这种极具特色的游憩活动的开展。但值得注意的是，森林小火车这项游憩活动对于周边环境的要求，尤其是对于场地面积的要求是较为苛刻的，所以如果不具备森林小火车所需求的活动面积和场地类型，则不鼓励设置该类游憩活动。