野生動物通道設(shè)計及評價的經(jīng)驗與建議

曹廣華，王云，楊艷剛，關(guān)磊，周紅萍，張乾，陶雙成，孔亞平

(1.交通運輸部科學(xué)研究院，北京 100029； 2.生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評估中心，北京 100012)

全球線性交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(以公路和鐵路為主，以下簡稱交通建設(shè))已經(jīng)對陸地生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破碎化影響，對野生動物構(gòu)成了重大且不斷擴大的威脅。預(yù)計到2050年，全球公路網(wǎng)絡(luò)將新增2500萬km，多位于生物多樣性豐富的發(fā)展中國家，因此，交通建設(shè)中野生動物保護成為全球道路生態(tài)學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的熱點之一[1]。

野生動物通道作為緩解交通建設(shè)對野生動物負(fù)面影響最為重要的一項措施，已經(jīng)被全球各國廣泛接受[2]。本文在吸納國內(nèi)外經(jīng)驗基礎(chǔ)上，總結(jié)和提出我國交通建設(shè)中野生動物通道設(shè)計及評價建議，為我國將來交通建設(shè)野生動物通道設(shè)計及評價工作提供參考。

1 野生動物通道設(shè)計的經(jīng)驗

1.1 通道選址

通道選址工作由野生動物保護部門和交通部門共同完成。野生動物保護部門掌握交通線路兩側(cè)野生動物活動軌跡的詳細(xì)資料，交通部門在選線和設(shè)計期要考慮多方面因素，包括地形、地質(zhì)、投資、水土保持、工程量等，野生動物僅是其中一項。因此，在協(xié)調(diào)野生動物保護與工程建設(shè)關(guān)系的基礎(chǔ)上，在保障工程順利進(jìn)行的前提下，應(yīng)最小程度地影響野生動物的移動和種群的破碎化、最大程度地維持野生動物生境的連通性。

通道選址應(yīng)遵循從宏觀到微觀的思路。在宏觀層面，基于大尺度遙感影像數(shù)據(jù)對交通線路兩側(cè)野生動物棲息地進(jìn)行評估，識別交通線路穿越的高質(zhì)量生境路段，將這些路段作為野生動物通道選址的熱區(qū)。在熱區(qū)內(nèi)，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查精確識別目標(biāo)物種移動路線與交通線路的交叉點位，或者交通致死高發(fā)點位，將這些點位作為動物通道選址的推薦位置。

當(dāng)前我國野生動物通道選址多基于專家咨詢和宏觀尺度的分析，缺乏現(xiàn)場數(shù)據(jù)的佐證和長期監(jiān)測的驗證。在西北干旱半干旱區(qū)的G7京新高速公路野生動物通道選址中，研究者采用專家咨詢和現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合的方法，確定動物通道的數(shù)量和位置，為類似地區(qū)交通建設(shè)動物通道選址提供了參考經(jīng)驗[3]。

1.2 形式與規(guī)模

野生動物通道大致分為上跨式通道和下穿式通道兩大類。類型的選擇取決于緩解目標(biāo)、目標(biāo)物種的具體要求和工程成本及工程限制。目前全球下穿式通道的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于上跨式通道，主要是因為上跨式通道建設(shè)的要求更高、投資更大，但從效果來說，上跨式通道可滿足各種類型野生動物的穿越。下穿式通道可結(jié)合交通工程本身的橋涵建設(shè)設(shè)置，因此投資較少、設(shè)置便利。當(dāng)前，我國絕大多數(shù)的野生動物通道都是下穿式通道，國道丹阿公路吉黑省界琿春至東寧段改擴建工程穿越東北虎豹國家公園，公路建設(shè)者專門設(shè)置了長度約300 m的上跨式通道。

野生動物通道的規(guī)模是指其數(shù)量和密度等指標(biāo)，全球在野生動物通道的設(shè)置數(shù)量、間距等指標(biāo)選取方面研究很少，也沒有一個公認(rèn)的普適性的結(jié)論。但原則上密度越大越好、數(shù)量越多越好已經(jīng)是共識。

1.3 通道尺寸

野生動物通道的尺寸是交通建設(shè)主體工程設(shè)計師最為關(guān)心的指標(biāo)參數(shù)，道路生態(tài)學(xué)家開展了大量的研究，有很多指南性文件給出了全球不同國家和地區(qū)的動物通道尺寸建議值[7]。不同種類野生動物對通道尺寸要求也不盡相同，在實踐中應(yīng)盡量滿足絕大多數(shù)野生動物穿越的需求。

長白山區(qū)研究表明，隧道長度達(dá)到1000 m和橋梁寬度在8 m以上可滿足絕大多數(shù)野生動物的利用[4]；青藏高原下穿式通道高度達(dá)到5 m可滿足藏羚羊遷徙的需要，而要滿足其非遷徙期零散穿越的需求只需達(dá)到3.5 m即可[5]。鑒于該指標(biāo)的重要性，建議一方面加強我國各地野生動物通道的設(shè)計和監(jiān)測研究，以提出適應(yīng)我國不同地區(qū)野生動物物種的通道設(shè)計參數(shù)；另一方面加強國際經(jīng)驗的總結(jié)和吸收，將類似物種的通道設(shè)計參數(shù)指標(biāo)納入我國交通建設(shè)野生動物通道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中。

1.4 生境誘導(dǎo)

生境誘導(dǎo)可起到吸引野生動物靠近并穿越通道的作用，幫助野生動物盡快適應(yīng)人工設(shè)置的野生動物通道。生境誘導(dǎo)主要包括植被、水體、地形、微生境等內(nèi)容。針對不同物種，設(shè)計差異性很大，目前國內(nèi)相關(guān)研究很少。在東北長白山區(qū)，配合兩棲類動物通道，在出入口設(shè)置水塘和較高的植被覆蓋有利于吸引兩棲類動物利用通道，水塘面積至少180 m2、深度至少80 cm可滿足三種典型兩棲類動物的繁殖[6]。荷蘭在上跨式通道上設(shè)置果實植物和倒木，吸引鳥類和有蹄類動物靠近活動，并設(shè)置小型水體吸引動物，還設(shè)置人工巢穴營造爬行類動物生境。日本北海道和澳大利亞的下穿式通道內(nèi)利用倒木貫穿通道內(nèi)部，連通兩側(cè)喬木，為樹棲動物提供穿越平臺，同時利用木板營造蝙蝠棲息地。

我國交通建設(shè)野生動物通道生境誘導(dǎo)方面研究很少，建議在吸納國際經(jīng)驗基礎(chǔ)上，通過專家咨詢開展不同種類野生動物的生境誘導(dǎo)設(shè)計及工程建設(shè)，并開展效果評價及長期監(jiān)測。

1.5 輔助設(shè)施

輔助設(shè)施主要起到輔助野生動物通道發(fā)揮其效果的作用，主要包括隔離柵、排水溝坡度優(yōu)化設(shè)計、降噪遮光設(shè)計、逃生平臺、標(biāo)志牌等設(shè)計與設(shè)施。

國際研究表明，動物通道和隔離柵的組合對于降低動物與車輛相撞最為有效。隔離柵可起到至少兩種作用，第一是阻擋野生動物直接穿越交通線路，從而降低其與車輛相撞致死的可能；第二是引導(dǎo)野生動物朝向通道入口處移動。隔離柵高度、孔徑、頂端設(shè)計等因不同動物種類設(shè)計各異。如北美為有蹄類動物設(shè)置的隔離柵至少要2.4 m高，針對中小型脊椎動物的隔離柵孔徑不大于1 cm[7]，我國東北長白山區(qū)兩棲類動物隔離柵至少要0.4 m高[8]。需要強調(diào)的是，隔離柵如果設(shè)置不當(dāng)會加劇交通建設(shè)的阻隔影響，因此應(yīng)謹(jǐn)慎設(shè)置。

我國山區(qū)交通工程的排水溝多為矩形邊溝，兩棲類進(jìn)入很難逃出。東北長白山地區(qū)以及南方深圳西坑自然保護區(qū)的研究顯示，排水溝坡度在45度以下，兩棲類動物則較容易逃離[9]。

噪聲和車輛燈光對動物通道利用有負(fù)面影響。一些研究人員建議，在通道邊緣設(shè)置高度不低于2.4 m的土墻和植被組合，以降噪遮光[7]。我國青藏高原藏羚羊?qū)τ谲囕v噪聲和燈光很敏感，建議營造起伏地形以降低車輛視覺和噪聲對藏羚羊穿越的干擾[5]。

逃生平臺是供誤闖入路域范圍的動物逃離路面的結(jié)構(gòu)物，由于隔離柵有縫隙，一些大中型獸類從縫隙鉆入路面后，受到車輛的驚擾，沿著交通線路移動，無法逃離，故只能從逃生平臺逃離。逃生平臺目前在我國還沒有類似的設(shè)計案例。

標(biāo)志牌是最為常見的交通建設(shè)動物保護措施之一，但關(guān)于其效果研究結(jié)論不盡一致。最近在中美洲伯利茲的一項研究表明，標(biāo)志牌顯著降低了貘的交通致死率[10]。美國佛羅里達(dá)州41號公路上設(shè)置的路域動物探測系統(tǒng)，在旅游季節(jié)減少了美洲獅的交通致死率[11]。我國交通建設(shè)野生動物通道的輔助設(shè)施多為標(biāo)志牌，其他相關(guān)設(shè)計和工程實踐很少，迫切需要開展相關(guān)研究和工程實踐。

1.6 維護和管理

動物通道的維護和管理對于其長期效果的保持至關(guān)重要。隔離柵常常被樹木壓倒或因被水流沖刷而使縫隙變大，導(dǎo)致野生動物進(jìn)入路面致死。這就要求養(yǎng)護部門及時進(jìn)行問題識別并進(jìn)行修補，如果忽略這些維護要求，可能會導(dǎo)致交通致死率增加以及動物通道的有效性下降。

2 野生動物通道監(jiān)測與評價

野生動物通道監(jiān)測方法主要包括：樣線法/樣方法、痕跡法、紅外相機技術(shù)、GPS項圈、標(biāo)記重捕法、遺傳多樣性分析法等。近年來，采用分子生物學(xué)方法進(jìn)行動物通道監(jiān)測和評價成為道路生態(tài)學(xué)研究的新領(lǐng)域[12]。

許多國家開展了交通建設(shè)野生動物通道有效性評價，主要從穿越野生動物通道的物種和頻率、影響因素等方面進(jìn)行研究[7]。我國青藏高原藏羚羊自2004年至2007年遷徙期，利用通道進(jìn)行遷徙的數(shù)量逐年增多，上遷時全部使用通道，回遷時通道的使用效率提升明顯，2007年達(dá)到 100%，說明藏羚羊等野生動物已逐步適應(yīng)利用通道進(jìn)行遷徙，鐵路建設(shè)和運營未對沿線野生動物種群交流和繁殖產(chǎn)生影響[13]。

針對已建成的野生動物通道，荷蘭學(xué)者從動物穿越角度提出三步驟進(jìn)行效果評價：確定目標(biāo)物種、估計目標(biāo)物種穿越通道的頻率、設(shè)計試驗方案來對比實際穿越率與預(yù)期最低穿越率。目標(biāo)物種應(yīng)清晰具體。目標(biāo)物種穿越通道的頻率大致分為日常穿越、遷徙期穿越和偶爾穿越，不同的穿越頻率會影響試驗方案的設(shè)計。實際穿越率為目標(biāo)物種實際穿越通道的頻率，預(yù)期最低穿越率是在通道周邊不受道路影響的區(qū)域內(nèi)目標(biāo)物種的穿越率，試驗區(qū)域和對照區(qū)域的樣方面積、調(diào)查技術(shù)等應(yīng)保持一致，以利于對比分析。若實際穿越率低于預(yù)期最低穿越率，表明目標(biāo)物種回避動物通道，反之則表明目標(biāo)物種主動選擇動物通道[14]。

野生動物通道的效果評價還可以從交通安全、道路致死緩解、動物種群穩(wěn)定性等角度進(jìn)行評價，如荷蘭學(xué)者提出四步驟進(jìn)行效果評價：確定目標(biāo)物種、設(shè)定預(yù)期目標(biāo)、選擇評價指標(biāo)、設(shè)計試驗方案。目標(biāo)物種一般應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：交通致死率高、受交通影響大、分布相對廣泛、野外調(diào)查容易獲取數(shù)據(jù)。預(yù)期目標(biāo)應(yīng)具體且有明確時間計劃。評價指標(biāo)一般從交通安全、動物福利和野生動物保護三個角度進(jìn)行選擇，交通安全指標(biāo)包括人員傷亡數(shù)量、財產(chǎn)損失規(guī)模等；動物福利指標(biāo)包括交通致死動物數(shù)量等；野生動物保護指標(biāo)包括野生動物種群規(guī)?；蛎芏入S時間變化趨勢等。具有嚴(yán)密邏輯的試驗設(shè)計方案對于判斷動物通道的有效性至關(guān)重要，包括通道建設(shè)前后、動物通道和無動物通道的設(shè)計方案[14]。

我國交通野生動物通道監(jiān)測與評價研究主要在青藏鐵路、青藏公路、京新高速公路、環(huán)長白山旅游公路、吉延高速公路、思小高速公路、鶴大高速公路、神農(nóng)架世界遺產(chǎn)地公路、秦嶺林區(qū)公路等開展，監(jiān)測與評價內(nèi)容主要包括穿越的物種、頻次、影響因素等方面[15]。缺乏嚴(yán)格的科學(xué)實驗設(shè)計方案和基于分子生物學(xué)方法從種群穩(wěn)定性角度的研究，因此科學(xué)性和可靠性不足。

3 野生動物通道設(shè)計和評價的建議

基于國內(nèi)外野生動物通道設(shè)計的相關(guān)經(jīng)驗，在此提出我國交通建設(shè)領(lǐng)域野生動物通道設(shè)計和評價的具體建議。

在通道選址方面，建議野生動物保護部門和交通部門共同完成，可通過成立聯(lián)合工作小組或?qū)＜易稍儠刃问絹韺崿F(xiàn)，如國道丹阿公路穿越東北虎豹國家公園段動物通道選址是通過東北林業(yè)大學(xué)、丹阿公路建設(shè)指揮部等單位共同完成。此外應(yīng)遵循從宏觀到微觀的思路，當(dāng)前我國交通野生動物通道選址多基于專家咨詢和宏觀層面分析，缺乏現(xiàn)場監(jiān)測的驗證，未來應(yīng)加強現(xiàn)場監(jiān)測工作。

在通道設(shè)計方面，建議結(jié)合緩解目標(biāo)、目標(biāo)物種的具體要求和工程成本及工程限制，盡量多建設(shè)上跨式通道和下穿式通道。鑒于我國通道尺寸、生境誘導(dǎo)、輔助設(shè)施等研究非常薄弱，建議借鑒國外類似研究成果并盡快本土化，以指導(dǎo)我國交通建設(shè)實際，通過監(jiān)測和工程驗證來優(yōu)化和完善技術(shù)參數(shù)，盡早編制我國交通建設(shè)野生動物通道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

在動物通道評價方面，研究人員依托青藏鐵路、思小高速公路、長白山區(qū)公路等工程開展了有益的探索研究，尤其是青藏鐵路動物通道監(jiān)測具有國際影響力。建議未來一方面將野生動物通道納入生態(tài)安全屏障中，基于生態(tài)廊道和生物多樣性保護網(wǎng)絡(luò)角度進(jìn)行宏觀層面的評價；另一方面基于多角度進(jìn)行微觀層面的綜合評價，包括野生動物穿越、交通致死、交通阻隔、人員財產(chǎn)損失等。

目前，我國政府倡導(dǎo)的“一帶一路”國際倡議正在全球穩(wěn)步推進(jìn)。然而近年來工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護的矛盾愈加突出，尤其在亞非拉等全球生物多樣性熱點區(qū)域，國際學(xué)術(shù)界對我國交通工程建設(shè)野生動物保護工作提出了一些質(zhì)疑，這急需我國交通生態(tài)學(xué)者加強基礎(chǔ)應(yīng)用研究，以從野生動物保護的角度貢獻(xiàn)于“綠色交通”建設(shè)和“一帶一路”國際倡議的實施。本文結(jié)合國內(nèi)外交通建設(shè)野生動物通道設(shè)計和評價最新研究成果，系統(tǒng)梳理了設(shè)計思路及評價方法，結(jié)合我國交通實際提出動物通道設(shè)計和評價的建議，可為將來研究與工程建設(shè)提供參考。