路域植物近自然保護技術體系研究

李齊麗，劉 杰，朱高儒

（交通運輸部規劃研究院，北京 100028）

0 引言

綠色公路是貫徹生態文明建設、踐行綠色發展理念、助力美麗中國建設的必然要求，也是支撐交通強國建設、實現行業轉型升級的關鍵舉措。在全社會大力推進生態文明建設的背景下，綠色理念應貫穿公路建設的全過程。綠色公路建設倡導與自然和諧共生，路域植物保護是綠色公路建設最基本、最重要的內容之一，也是當前道路生態學、干擾生態學、恢復生態學的研究重點[1-3]。

早在20 世紀70 年代，就有學者對公路生態保護理論進行了大量的研究[4-6]，隨著對道路生態保護的重視，研究重點由單純的物種保護轉為物種、群落和生態系統多層次的保護[7]；21 世紀以來，國內學者圍繞道路生態影響、道路生態系統的綠化恢復、野生動物保護等方面開展了公路生態保護理論研究[8-10]。在公路生態保護技術方面，國內外研究與實踐成果斐然。傳統應用技術集中在邊坡、取棄土場的植物選擇、基材配比、工藝工法等方面，并開展了大量工程應用實踐[11-14]。近年來，研究人員在土壤基質改良、植物群落演替等方面也進行了探索[15-18]。總體而言，對路域植物保護的理論研究較少，自然理念討論不足，研究內容存在區域范圍小、對象單一等問題，對路域植物保護和恢復技術研究不多且缺乏系統性。在生態文明建設向縱深推進、綠色公路建設全面展開的當下，傳統的理論和方法已不能完全滿足新時期路域植物保護的需求。

“路域植物近自然保護”理念是以自然植被和群落演替基本理念為依據的植物保護新理念，已經廣泛應用在林業、園林、濕地修復等領域并取得良好的成效[19-21]。此前有學者提出近自然道路、公路近自然生態設計等相關理論與技術[22-23]，但是沒有深入研究和論述。本文將“近自然保護”理念引入綠色公路建設領域，將其明確為“路域植物近自然保護”理念，從設計、施工、管理三方面入手，構建路域植物近自然保護技術體系。以云南小磨高速公路建設為例，開展了實證研究，以期豐富綠色公路建設理念，提升路域植物保護技術水平，為公路植物保護提供技術示范和案例參考。

1 路域植物近自然保護理念解析

1.1 概念解析

當下針對近自然理念的研究主要是從近自然林業、近自然園林、河溪近自然治理的角度開展的，其理念及技術手段為路域植物保護提供了借鑒與參考。結合綠色公路建設理念和植物保護技術要求，參考“近自然林業”“近自然園林”“近自然河道”等相關理論[24-26]，本文認為路域植物近自然保護理念是：在路域范圍內，以生態學為指導，在公路設計、建設、管理的全壽命周期內，最大程度減少公路建設對路域植被的破壞，并在人工輔助下修復被破壞的路域環境，模擬接近自然狀態的植物群落，恢復路域植物自我更新演替的原動力，以此最大程度地保護路域植物，實現公路與生態環境協調發展。

1.2 特征分析

（1）整體性

以往的公路建設活動對路域生態系統產生過不良影響，歸根到底在于傳統的道路工程及相關學科在研究問題時，往往把路域生態系統這一整體分解成各個獨立的部分，研究各自的特征之后，再綜合得出總體的特性[27]。而路域植物近自然保護是從路域生態系統整體出發，制定出合理的植物保護方案。

（2）自然性

路域植物近自然保護理念不是重建自然環境，而是對自然的維護與保留，強調最大程度地保護路域原生植物，保留動植物的生存空間，盡可能減少人為痕跡，控制公路建設對生態環境的干擾。

（3）生態性

模擬自然，按當地潛在植被類型選擇群落的建群種和灌木層的優勢種，營造與區域頂級群落接近的植物群落，演替為具有多重效益的系統。

（4）節約性

路域植物近自然保護由于是對自然的保留與模擬，強調的是后期管理，弱化人工調控，更依賴自然界本身的恢復力，減少了公路后期養護管理成本。

1.3 基本原則

（1）生態引領，保護優先

生態引領要求堅持“最小的破壞就是最大的保護”，堅持最大限度的保護、最小程度的破壞、最強力度的恢復，使工程建設順應自然、融入自然。路域植物近自然保護理念的前提是要擺正公路與環境的關系，認識到公路工程是環境的一部分，公路建設過程中，要把設計作為植物保護的促進因素，摒棄“先破壞、后恢復”的陋習。在設計階段合理選線，按“少剝、少切、少砍、少蓋、多恢復”的思路，將路線作為資源配置，避免大填大挖，充分保護自然和人文資源，使公路與自然環境和諧共處、互為依存。

（2）尊重自然，生態平衡

踐行路域植物近自然保護理念，需要在公路建設中對路域自然群落進行模擬，保持群落內的各項指標，例如可以保護表土，收集利用土壤中種子庫模擬恢復自然群落。植物近自然保護設計強調植物選擇的鄉土性和地帶性，需要充分了解當地植物區系和地被特征等方面資料，在配置中通過選用鄉土樹種為基調樹，提高植物群落的穩定性，同時遵循自然群落的發展規律，打造復層結構，并適當考慮種間關系，使群落中各種植物能夠和諧共生。

（3）因地制宜，節約利用

路域植物近自然保護理念重視對自然力的利用，發揮生態效益。在公路建設中注重對現有資源的充分利用，包括邊坡生態恢復中，盡量就地取材，使用鄉土材料，盡可能減少對環境的破壞。路域植物近自然保護提倡減少管理，甚至是無人工管理，借助自然力讓路域植物自我發展，這樣一方面可以發揮群落優勝劣汰的功能，實現自然演替，另一方面也減少了人工管理及養護的成本。

（4）全方位、全過程保護

路域植物近自然保護理念應覆蓋公路、橋梁、隧道、房建、機電等公路建設領域相關的全方位，并貫穿公路建設的全壽命周期，實現從科研設計、建設施工到養護管理全過程參與植物保護工作。

2 路域植物近自然保護技術體系

路域植物近自然保護要從全壽命周期出發，統籌考慮公路建設各領域，構建合理的技術體系。本研究從近自然設計、近自然施工、近自然管理三方面展開，提出建立如圖1 所示的路域植物近自然保護技術體系。

2.1 近自然設計

“近自然設計”是路域植物近自然保護理念最基本、最直接的體現。如圖2 所示，近自然設計主要基于促進恢復路域植物自我更新演替的考慮，強調“干擾最小化”，利用綠色選線技術將人為干擾控制至最低水平；同時強調“設計自然化”，使用生態邊坡修復、自然群落設計、土壤種子庫利用等技術將路域植物模擬為接近自然狀態的植物群落。

圖1 路域植物近自然保護技術體系框架圖

圖2 路域植物近自然設計技術框架圖

2.1.1 生態選線及優化

（1）整體生態選線技術

將植物保護作為公路選線的重要指標。傳統公路選線技術方法通常以經驗判斷和工程參數為主，忽略了植物影響的定量指標。利用完整的遙感圖像處理平臺（Environment for Visualizing Images,ENVI）分析天然林分布情況[28]，結合生態保護紅線、自然保護地分布，構建區域道路生態安全格局，以最短穿越路徑、最小生態影響為原則進行公路生態選線，選出對植物破壞最小的公路線位。

（2）局部路線優化技術

傳統公路線形優化常以土石方費用最低作為目標函數，缺少對植物保護的考慮。將植物群落分布、古樹名木作為變量和約束條件，應用于平縱斷面優化設計中，實現高精度路線優化，避讓特色植被、重點保護植物、古樹名木等保護目標，或以橋梁或隧道等形式穿（跨）越，盡最大努力保留原生植被。

2.1.2 植物群落重建

（1）植物選擇

選擇路域幾處典型天然林作為樣本地，結合當地氣候環境判斷本地自然植被的主要類型，然后根據公路現場環境，確定植物群落設計的先鋒樹種、建群種和伴生種。

（2）復層林群落結構

復層林結構不是簡單的“喬灌草”模式，而是要形成自然或近自然森林的結構和環境，地上和地下多層次、多物種、多生境。不同的復層林結構可以起到不同程度隔離、防污染的作用。在植物群落結構設計中采取復層林、短期與長期效果相結合的互補模式，即下層多種類目標樹種混合密植、上層配置速生先鋒樹種，起到遮陰木和肥料木的作用[29]。

2.1.3 生態邊坡修復

生態邊坡修復是根據生態學、土壤學、植物學等原理，對邊坡創面進行生態恢復設計，提高邊坡創面穩定性，恢復邊坡植物群落，實施綜合管理[30]。邊坡生態恢復是利用客土噴播、植物纖維毯、植生袋等多種技術手段，結合表土利用、自然植被誘導、鄉土植物等綜合設計邊坡植物群落，在坡面構筑一個適合植物生存的生態系統，提高坡面的穩定性和抗沖刷性。為了體現對自然最大的尊重和保護，邊坡修復盡量就地取材，充分利用綠色、生態、無污染、可循環的材料。

2.1.4 土壤種子庫利用

土壤種子庫是指土壤表面及內部所有種子的總和。對于生態敏感路段，豐富的種子庫對植物物種的保護起到關鍵作用[31]。

土壤種子庫采用成熟的取樣方法，即大數量的小樣[32]。樣品被采集后，種子庫的鑒定技術方法有兩種：物理方法和萌發法。物理方法是直接從土壤中分離出種子來，然后記數；萌發法是讓土壤中的種子萌發然后記數萌發的幼苗[33]。對于原生植被瀕臨消失的敏感區，可充分利用清表收集的土壤種子庫恢復原生植被群落，根據土壤種子庫特征進行群落結構配置，恢復受損植被。

2.2 近自然施工

“近自然施工”是路域植物近自然理念最重要、最直接的體現。近自然施工突出施工中的靈活設計和最大化保護，從施工前準備、主動施工保護、近自然地形處理、表土利用及土壤基質修復四個方面，最大程度地在施工過程中保護植物。

2.2.1 做好施工前準備

（1）嚴格植物保護制度

施工前要制定嚴格的植物保護制度，在進場前設置專門的環保組織機構，對植物保護進行專門監管，組織專業團隊對路域植物進行摸查，召開植物保護專題會，因地制宜制定植物保護與移栽實施方案。

（2）優化臨時用地布置

根據工程實際情況，優化調整取棄土場、梁場、拌和站等臨時場地布置，取消不必要的臨時場地，節約用地，從而減少生態破壞，保護沿線植物。

2.2.2 主動施工保護

（1）嚴格設置“環保綠線”

明確施工清表范圍，設置“環保綠線”對沿線植物進行保護。在清表之前劃出環保綠線，即路基壓實邊界到公路征地界范圍的區域[34]。該區域是植物資源保護的重點區域，盡可能保留環保綠線范圍內的原生植被。

（2）靈活施工

根據不同區域植物的特點靈活施工。例如，在橋梁施工中，盡量縮小施工的作業面，采取截枝、斷頂的方法，保護橋下樹木；對于互通區的植被，在不影響施工的前提下盡可能原地保留。

（3）合理安排施工時序

合理安排施工時序，最大限度減少施工便道修建，從而減少用地和對植物的影響。例如，建設橋隧相連的隧道時，先修建橋梁，再修建隧道，這樣可以減少因新建施工便道帶來的山體破損和植被破壞。

2.2.3 近自然地形處理

參照鄰近未受干擾的地形地貌特征，基于生態思維與可持續發展理念，對邊坡和場地進行動態設計，營造與周圍環境協調的地形地貌。在確保穩定性的前提下放緩坡面和場地，邊坡設計可因勢就形，自然過渡，盡量避免坡面平整和坡底坡頂呈折線，坡面可修整成圓弧形，使視覺效果更自然，減少人工痕跡。

2.2.4 表土利用及土壤基質修復

（1）表土利用

表土中含有豐富的有機質及土壤種子庫，可根據不同地區土壤類型、氣候特點和地形特征等因素，結合工程特征和施工工藝，因地制宜地制定表土收集與調配利用方案。

（2）土壤基質修復

土壤基質是植物生長的基礎條件。對于自身條件惡劣的土壤，可以利用修建公路的機會，采用客土改良、污染土壤修復等措施使之接近自然土壤。土壤具有高度的微生物多樣性，應保持其這一特點，促使其具備植物生長的條件，促進土壤生態系統及植物群落的良性發展。

2.3 近自然管理

“近自然管理”是路域植物近自然保護理念最基礎、最可靠的保障。近自然管理是一種去管理化的途徑，強調對自然力的運用，在后期管理中，注重大自然自我凈化修復的能力。近自然管理主要是對植物生長進行監測，減少人為干擾，保證植物群落的自然性。

2.3.1 植物群落監測

管理人員需要對群落演替進程進行監測，時刻觀察植物群落的模擬以及群落演替的進程，建立信息系統，并根據監測結果采取適當的措施進行干擾，如清理外來植物，讓群落處于正常演替狀態。

2.3.2 保護宣傳

運營期間做好環保宣傳和防火宣傳工作。運營期間可能導致火災的隱患主要來自人為因素，如在林區抽煙并亂扔煙頭、野外用火等。杜絕火災隱患主要靠宣傳，加強司乘人員的防火意識，如在公路沿線和觀景臺設置防火警示牌，提醒過往人員嚴禁野外用火、嚴禁往車外亂扔煙頭等，盡最大可能預防火災的發生。

3 案例分析

3.1 工程概況

昆磨高速公路小勐養至磨憨段（以下簡稱小磨高速）改擴建工程位于云南省西雙版納州景洪市、勐臘縣境內，是國家高速公路網G85 銀川—昆明段的聯絡線G8511 昆明—磨憨（口岸）的末段，是連接我國中部、西部及通向南亞、東南亞各國的公路通道。項目建設總里程167km，建設工期3 年，于2015 年12 月開工，2017 年9 月通車。

項目所在地西雙版納位于北回歸線熱帶北部邊緣，植物種類占全國的1/6，森林覆蓋率為80.8%，保存著北回歸線沙漠帶上原始風貌最完整的熱帶雨林，享有“植物王國”“綠色王國”的盛譽。

3.2 近自然設計

3.2.1 主動設計，源頭避讓

（1）綠色廊道選擇

針對小磨高速改擴建工程特征，充分利用廊道資源，盡量將新建半幅線位的廊道與老路廊道疊加（見圖3），實現線路在廊道上的集約節約，避免造成新的生態破壞。

圖3 利用老路從源頭上保護沿線植物

（2）生態選線及優化

小磨高速改擴建工程設計中，將植物保護作為生態選線的重要比選內容，采用平面分離、縱面分臺、交叉換岸、“扭麻花”等方式，對熱帶雨林進行提前避讓，實現減少占地19.91 公頃，減少砍伐森林19.7 公頃。在此基礎上優化局部路線避讓古樹名木（如圖4所示），通過合理布設線位，共避讓古樹11棵。

圖4 優化設計避讓隧道口古樹

3.2.2 生態邊坡，綠色防護

小磨高速改擴建工程設計中，結合邊坡特征，對綠色邊坡修復方案進行探索，包括綠籬笆生態修復技術（見圖5）、新型基材磚邊坡防護技術和新型植生袋邊坡防護技術，且邊坡修復材料盡量選用竹篾、樹干、廢舊木板等可降解、無污染的材料，盡可能減少對環境的破壞。

圖5 綠籬笆生態修復技術應用于邊坡修復

3.3 近自然施工

3.3.1 場地資源統籌規劃

小磨高速改擴建工程施工中，通過調整沿線取棄土場、梁場、拌和站等場地位置，取消不必要的臨時用地，大大節約了土地資源，保護了沿線植物。如圖6 所示，T 梁預制場與便道集中布設，減少了占地和對植物的影響。

圖6 T梁預制場與便道集中布設

3.3.2 主動施工保護

（1）靈活施工

小磨高速改擴建工程采用靈活的施工方式，對于與橋梁基礎位置不沖突的高大樹木，采取斷頂、截枝的辦法最大限度保持樹木的完整性（見圖7）。此外，小磨高速改擴建工程施工過程中保留互通區三角區的橡膠林，公路建成后形成獨具特色的橡膠林景觀。

圖7 橋下植物保護

（2）合理安排施工時序

施工時序方面，在修建七道班隧道時，先修建橋梁，再利用橋梁修建隧道，通過合理安排施工時序，減少了便道的開挖，從而減少了對山體和植被的破壞，如圖8所示。

圖8 先修橋梁再修隧道以減少便道修建

3.3.3 表土收集利用

在明確施工范圍的基礎上，合理安排施工順序，清理收集開挖控制線內的表土，集中堆放并進行臨時防護。主體工程施工結束后，將表土回填至需要綠化的區域，如圖9所示。

圖9 施工前清表和表土回填

3.4 近自然管理

3.4.1 持續監測

小磨高速途經的熱帶雨林在生態系統中的重要性不容忽視，并且該公路運營后對區域產生的影響目前無法預測，所以設置專人對沿線環境進行長期監測，一旦發現潛在的問題及時匯報并邀請專家協助解決，以長遠的眼光保護公路沿線植物。

3.4.2 環保宣傳

小磨高速是云南省建設的國際大通道昆明—曼谷通道中的重要一段。隨著小磨高速的建成，昆明至磨憨口岸實現了全程高速化，吸引了大量游客，人流量的增大加大了環境壓力，因此小磨高速在運營階段加強了環保宣傳，在觀景臺設置告示牌，提醒游客自覺保護環境。

4 結語

本研究將“路域植物近自然保護”理念引入公路建設植物保護領域，提出了路域植物近自然保護的概念，分析了其整體性、自然性、生態性、節約性四大特征，提出了路域植物近自然保護應遵循的原則，從設計、施工、管理三方面入手，構建了路域植物近自然保護技術體系，并以小磨高速為例開展實證研究，旨在提升路域植物保護技術水平，為公路植物保護提供技術示范和案例參考。小磨高速改擴建工程建設過程中，有效保護了森林19.7 公頃、珍稀植物3 600 余株，生物多樣性保持穩定。

路域植物近自然保護是一個全方位、全過程的系統工程，仍有很大的研究空間。后續研究可從以下三個方面展開。

（1）進一步完善理論。本研究是將“路域植物近自然保護”理念引入公路建設領域的探索，其內涵、特征及原則等理論難免存在不足與疏漏，需要進一步完善。

（2）盡快形成技術體系。本研究提出從設計、施工、管理三方面入手構建路域植物近自然保護技術體系，但是目前諸多方面尚不完整，在模擬自然的植物群落設計和土壤種子庫利用方面的探索不夠深入，路域植物群落穩定性尚不清晰，在后續的研究中需繼續完善與深化。

（3）推進管控標準化。通過小磨高速改擴建工程實踐發現，路域近自然植物保護理念應用于實踐時，除了理念和技術外，還需要建設單位的有效管理和各部門的積極配合。因此，健全管理制度，推行標準化施工管理，是建設理念和技術成果落地的前提和保障，也是需要繼續深入研究的方向。