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本文作者：黃曉霞江源丁佼和克儉張勇秦雨工作單位：北京師范大學

數據來源和研究方法

地形、地貌數據地形、地貌是自然地理環境的基底。公路建設對不同地形、地貌類型地區產生的影響有較大區別：在中低山區，公路選線主要沿河谷延伸，并通過修建高架橋和隧道來減少對山體的切割，雖然不會產生大量的公路邊坡，但卻容易帶來高大邊坡的穩定性受迫和景觀破碎化問題；在低山丘陵區，修建公路往往會產生大量的公路邊坡，造成植被破壞和水土流失；平原（含盆地）臺地區，修建公路所產生的邊坡數量較少，且恢復相對容易。因此，其對于生物多樣性造成的影響也不同。本研究中的地貌數據來源于國家基礎地理信息中心1﹕4000000地貌圖,地形數據則主要基于1﹕250000地形圖生成的研究區DEM數據，進而得到坡向、坡度、相對高差等數據。公路與景觀數據景觀結構與功能穩定是維持生態系統健康的重要條件，而公路修筑會破壞景觀結構，造成動植物生境破碎化，阻礙物種和基因的交流；另外，公路建設與長期運營也會導致動植物生境的損失；同時，公路產生的廊道效應又為外來物種的生態入侵提供了便利。本研究主要收集了基于2009年底以前建成通車的高速公路、國道、省道、縣級公路和鄉級公路數據，還包括在建及規劃建設的高速公路數據，構成廣西主要公路的公路網數據庫。根據景觀生態學理論，可運用公路網信息計算景觀的破碎度、多樣性、聯接程度等反映景觀結構變化的指標，從而探討景觀結構對生物多樣性造成的影響。植被數據植被是生態環境的重要組成成分，亦是自然地理環境的表觀反映。區域植被類型組成（即植被的多樣性或穩定程度）不僅影響著土壤、動物種群的穩定與發展，而且對于景觀結構和功能的穩定而言也至關重要。針對植被在生態環境維持方面的特殊意義，還需要特別注意珍稀瀕危植物物種和種質資源在植物保護方面的重要意義。廣西地形地貌復雜，植物種類多，珍稀瀕危植物物種數僅次于云南，居全國第2位[12]。同時研究表明，我國國家保護植物的分布與我國生物多樣性和特有種的分布特征是一致的，生物多樣性主要分布在低海拔的山地，物種多樣性越豐富的地區包含越多的瀕危物種[13]。因此，可以依據保護植物多度分布與海拔的相關關系確定廣西稀有瀕危保護植物的垂直分布特征。植被數據包括1﹕1000000的廣西植被類型數據（依據群落類型劃分）[14]-15]和珍稀瀕危保護植物的多度分布數據[16]。自然保護區數據在公路對區域切割程度、公路等級相同或相近條件下，自然保護區的數量越多，受到公路影響的動植物數量越多，這意味著公路對動植物（特別是動物）的阻隔效應也越強烈。據我國國家環保總局提供的保護區名錄資料，截至2009年底,廣西建立自然保護區78個，其中國家級自然保護區16個。根據自然保護區名錄生成自然保護區數據庫和廣西縣級以上自然保護區的分布圖。指標選擇及計算公路對于區域生物多樣性的影響主要表現在3個方面，第一類影響是直接影響所經地段植被中的物種組成多樣性（α-多樣性）；第二類影響主要是由于生境復雜度變化導致對β-多樣性的影響；第三類影響表現在對所經地段珍稀瀕危物種的影響[18]。植被類型多樣性由于植被類型既在一定程度上反映著物種組成多樣性（α-多樣性），又是生境類型的重要指示體。因此，本研究選擇植被類型多樣性D為表示α-多樣性的指標，它同時也指示了網格內生境的差異程度，即β-多樣性。采用Shannon-Wiener指數計算每個基本單元格內的植被類型多樣性：1lnniiiDpp=＝－∑（1）式中，n為某基本單元中的總的植被類型數；pi為植被類型i在該單元內的相對面積。保護植物多度等級依據廣西珍稀瀕危保護植物分布特征[16]，以及我國國家保護植物沿著海拔梯度的分布格局[17]，本研究采用反映保護植物水平分布狀況的廣西各個縣區保護植物多度數量指標（圖1），以及依據1﹕250000地形圖生成的DEM數據計算反映保護植物在垂直方向上的多度分布數據（圖2），體現廣西珍稀瀕危植物物種的分布特征。公路對動物的隔離效應強度公路網對于景觀切割程度愈強,表明公路建設對于區域野生動物的遷徙、繁殖等活動阻隔效果愈深刻明顯。此處用公路網網眼的大小定量表現廣西公路網對景觀已造成的切割狀況。同時考慮到各類型保護區（特別是森林生態和野生植物保護區）都為動物物種的保護提供了重要的生境,因此本研究中并未將動物保護區單獨區分出來,而是基于所有的保護區分布數據計算公路對動物的阻隔效應指數。采用以下公式計算公路對動物保護區阻隔效應指數（無量綱指數）[18]：()15151∑∑===+jijjiiaLbSMI（2）式中，I為任一公路網眼的阻隔效應指數；M為公路網網眼面積；Li為網眼內未閉合路段i等級公路總長度；Sj為網眼內j類保護區的總面積；ai為i等級公路權重（參考道路寬度確定）；bj為j類保護區權重。公路對生物多樣性的潛在影響評價判斷公路建設對生物多樣性潛在影響程度的原則是：植被類型愈豐富、珍稀瀕危植物愈多、公路對區域切割程度和對動植物阻隔效應愈強的區域，是今后修建公路時對生物資源和景觀潛在影響越強烈的區域，或者說是在今后公路設計和建設中應該盡量避免穿行和干擾的區域。據此，公路對生物多樣性潛在影響程度指標定義如下[19]：B＝D＋S＋I（3）式中，B是公路對生物多樣性潛在影響度指數；D是植被類型多樣性；S是保護植物多度等級；I是公路對動物的隔離效應強度指標，其詳細計算過程見公式（2）。由于參數I中同時包含著動植物保護區數目和公路對區域的切割程度，因此它同時也反映著對景觀的影響程度。在GIS平臺中，生成覆蓋廣西整個區域的5km×5km網格單元，作為基本單元進行數據處理。并根據所選擇的指標及分析目的，設定各指標具體的轉化權重（表1）。依據上述公式，計算每個基本單元的植被類型多樣性、保護植物多度等級和公路對動植物的隔離效應強度，最后經數據標準化處理后，得出廣西公路建設對生物多樣性潛在影響指數。

結果與分析

植被多樣性敏感區域識別從植被類型多樣性指數分析結果來看，廣西整體的生物多樣性較為豐富，只有西北部巖溶分布區域略低，而東北部中山山區、西南部熱帶巖溶區域及南部沿海的植被多樣性指數都較高。而從廣西的珍稀瀕危保護植物多度的分析結果看，桂北及桂西邊緣的山區，其生物多樣性既具有過渡性的特點，又都是珍稀瀕危保護植物集中分布的地方，其中又以桂東北和桂西最為集中。由于廣西區位特殊，既是華南通向西南的樞紐，又是西南地區的出海通道，區域發展迫切要求廣西加強區內高速公路網絡建設，并與云南、貴州、湖南的高速公路體系連通。但在公路鋪設時，往往穿越人口相對較少和動植物分布豐富的地區，其中不可避免地會涉及一些特殊的、敏感的生態系統，或穿越生物多樣性相對較高而生態環境又比較脆弱的地區。高速公路建設的飛速發展，勢必對這些生態保護重要性高區域的生物多樣性資源構成較大影響，不僅可能會引起這些地區生物多樣性降低，更可能導致生態系統的生態功能退化。因此，需要盡量減少公路建設對其生態系統的干擾強度，特別是降低對所經地區的珍稀動植物資源的不利影響。公路阻隔效應的區域特征從廣西公路網對動植物的阻隔效應指數分布圖看（圖4），總體而言，廣西西部的公路網絡相對密集，公路網眼的面積較小。結合自然保護區的分布來看，公路網密集的平原丘陵區域只有少數幾個自然保護區受到影響，而在桂東北和西北地勢較高的山地丘陵區，已建省級以下公路和規劃要建的高速公路線卻延伸并穿越或臨近多個自然保護區，甚至包括了幾個重要的國家級自然保護區。依據計算的公路阻隔效應指數，可以看到廣西東北部山區和桂南濱海平原區公路網的切割和阻隔效應較為強烈，其次為桂西巖溶山地丘陵區，以及桂東山區。公路阻隔效應指數相對較高的區域，一般都分布著各類自然保護區。隨著公路修建而產生的環境破壞問題，以及營運可能誘導的城鎮化，都會給自然保護區帶來不利影響。如道路的開通加劇了對保護區內外自然資源的開發，從而破壞保護區的自然性，降低其自然保護功能等，這些潛在風險將伴隨著道路的營運長期存在。廣西公路對生物多樣性潛在影響的評估廣西公路對生物多樣性潛在影響的分析結果（圖5、表2）表明，廣西的北部山區、桂西南的熱帶溶巖山地丘陵區，以及廣西邊緣的山地丘陵區是公路建設中對生物多樣性潛在影響最大的區域，特別是桂西南熱帶巖溶山地丘陵區，不僅植被多樣性和保護植物多度指數高，公路的阻隔效應也非常明顯，是公路建設過程中最需要重視的區域；其次是廣西北部山區。與此相對應的廣西中部農田植被廣泛分布的平原、盆地和臺地地區，因植被多樣性較低，保護植物較少，公路阻隔效應亦不強，所以，公路建設對生物多樣性潛在影響則相對較弱。

討論與建議

討論本文針對廣西公路建設中的區域生物多樣性影響與保護問題，在GIS平臺中，使用了精度較高的植被、地形、公路網數據與自然保護區數據，以及依據國家保護植物分布與海拔梯度關系的研究，通過地形數據推算出的廣西保護植物多度分布數據，構建公路阻隔效應指數和生物多樣性影響指數，分析公路建設對生物多樣性造成的潛在影響，較好地識別出了區域公路建設過程中生物多樣性保護的重點及敏感地區。若再結合景觀的穩定性及植被恢復難易程度的區域差別分析，即可有效地為未來廣西公路建設提供參考，以便采取不同的生態保護措施。建議1）廣西公路建設中的生物多樣性保護。分析結果表明，桂北山區、桂西南巖溶山區和廣西邊緣山區是公路建設過程中生物多樣性保護的重點區域，特別是其中的桂北、桂東北、桂西北部山區、桂西南石灰巖地區和十萬山地區。這些區域在地理位置和生物多樣性組成上具有過渡意義，不僅植被類型豐富，多樣性高，而且珍稀瀕危動植物數量多，保護區集中。此外，桂西南和桂東北獨特的石灰巖生物多樣性，包含有諸多具有重要的科學研究意義和遺傳資源保護價值的特有物種。因此這些地區在未來公路建設中，生物多樣性保護問題將十分突出，應該給予足夠重視。對于接近或穿越保護區的公路選線，要特別注意采取必要措施降低干擾。同時，還需要在邊坡植被恢復與公路運營過程中，防控生物入侵。對于廣西西部山區及南部盆地平原區等阻隔效應已經相對較高的區域，今后的公路建設應特別重視生態影響評價，同時應針對周邊自然保護區的動植物的生物學特性，有針對性地開展相關的保護措施的研究。此外，可適當增加橋涵的使用，不僅可以有效保護喀斯特地貌，也有利于保護野生動植物棲息地的完整性及提供必要的遷徙廊道。2）廣西公路建設中的巖溶區域邊坡植物選擇與恢復。由于廣西地區大部分屬于喀斯特地貌，巖溶山區由于“地高水低”“雨多地漏”“石多土少”“土薄易旱”等原因，濕潤氣候下出現特有的“巖溶干旱缺水”。而且高速公路建設后的土壤養分貧瘠、保水性較差，因此在選擇植物種類時應考慮耐旱、耐瘠薄、易成活、適應性強的物種[20]。邊坡植被恢復盡可能采取喬、灌、草混合種植模式[21]。從巖溶地區地貌植被組合的穩定性來看，峰叢常綠闊葉林和常綠落葉混交林的自我恢復能力極強，而巖溶溝谷灌叢、峰林灌草叢、峰叢草坡的恢復能力較差[23]。在公路建設中進行植被保護與恢復時應考慮到這種恢復能力的差異。在巖溶山區進行植被恢復與構建時還應注意選擇優良的鄉土樹種尤其是速生常綠闊葉樹種，同時適當從相似的生物地理氣候地帶引進優質高效性能穩定的適生樹種，實行適地栽植，豐富巖溶山地的生物多樣性；并遵循植被分布的規律，根據不同區域的氣候條件和自然地理環境，依據不同的立地條件與土壤特征，參照區域性的頂極植物群落，人工模擬構建巖溶山地植被生態系統[24]。