景观生态学在铁路生态环境中的应用

景观生态学在铁路生态环境中的应用项目负责人：刘万博学院年级专业：林学院环境08.1班指导教师：郑金萍指导教师所在学院：林学院北华大学教务处制景观生态学在铁路生态环境中的应用前言：保护环境是我们必须长期坚持的一项基本国策，随着中国国民经济的飞速发展，铁路建设步伐越来越大。近年来，中国铁路总里程不断增长，铁路在国民经济综合运输体系中的位置愈来愈重要，铁路的建设和运营，既带动区域经济的快速发展，又给环境带来较大的压力。为减少或避免铁路建设引发的生态破坏，研究并提出铁路生态环境评价十分必要。1景观生态学的相关问题景观生态学是研究在一个相当大的区域内，由许多不同生态系统所组成的整体的空问结构、相互作用、协调功能以及动态变化的一门生态学新分支。1938年，德国地理植物学家特罗尔首先提出了这一概念。70年代后，全球性资源、环境、人口、粮食问题日趋严重，加之生态系统思想的广泛传播，使景观生态学得到了长足的发展⋯。景观生态学的理论基础主要有七个方面：景观结构和功能原理；生物多样性原理；物种流动原理；营养再分配原理；能量流动原理；景观变化原理；景观稳定性原理晗。景观生态学主要研究景观的结构、功能和变化以及景观的规划管理。景观生态学作为一门新兴交叉学科，正在深入开拓和迅速发展，在当今环境保护、土地利用和全球生物多样性变化和保护中都发挥着重要作用。也应将景观生态学理论应用到铁路工程中去，使铁路工程的设计和修建不仅具有技术和经济效果，还具有景观和生态功能。2景观生态学在生态环境评价中的应用20世界80年代以来，随着景观生态学概念、理论和方法的不断发展，其应用也越来越广泛。其中最突出的是在生物保护学、景观规划、自然资源管理等方面的应用。强调多尺度空间上的格局和生态学过程相互作用，以及等级结构和功能的景观生态学观点，为解决实际环境和生态学问题提供了一个比传统生态学更合理、更有效的概念结构。在运用生态环境影响评价时，景观生态学显示出其他方法很难达到的效果。景观生态学在农业与土地利用、自然资源管理、景观规划与设计、城市景观规划方面有很大的应用进展。然而近几年随着景观生态学的进一步发展成熟，也出现了新的学科领域和生长点，主要是道路和道路网的生态效应、景观毒理研究、湿地景观生态研究、大城市的景观生态过程。景观生态学在铁路生态环境评价中的应用是景观生态学新的应用领域，旨在从更宏观的视野对铁路生态环境问题进行审视，把铁路景观生态规划与设计动态结合，把景观状态作为时间的函数，预测铁路建成后景观变化的结果，并提出相应的管理对策，为未来决策者提供调整铁路景观结构和功能的必要信息，以保证变化的景观生态系统结构的合理，增强其自身调节和自身修复能力。3景观生态学在铁路生态环境评价中的应用3．1铁路建设对生态环境的影响铁路自建设开始的整个生命周期都对环境产生一系列的影响，在不同时期，影响的类型与特征都有所不同。在建设期间主要表现为对生态环境的破环，如对自然生态环境、对农业生态环境的破坏；对地面植被；对大气环境的破环等。在运营期间主要表现为对大气和声环境的影响，对水质的污染和破坏。前者是大环境，铁路属于跨地区跨流域的工程，而且工程一旦上马，竣工投产后，对环境的影响和破环就成为定局，是不可避免的；而后者是小环境，只是在线路竣工后进行运输时，才能对环境产生影响和破坏。虽然对生态环境造成不良影响主要在施工阶段，但铁路生态环境保护的关键是在设计阶段。3．2景观生态学在铁路生态环境评价中的应用景观生态学把地理学家研究自然现象中的空间相互作用的横向研究和生态学家研究一个生态区的机能相互作用的纵向研究合为一体，运用生态系统原理和方法研究拟建铁路的景观结构和功能；充分发挥景观生态学中拼块、廊道、模地理论和景观异质性原理的独特性，研究拟建铁路景观动态变化以及相互作用，从而实现铁路景观的结构优化、格局美化。可以比较全面地评价和预测铁路建设对生态环境产生的可能影响，并在此基础上，制定减轻或恢复生态环境的有效措施。3．2．1拟建铁路工程评价区的确定评价范围视沿线景观特点及对生态环境的影响程度而定。铁路建设项目呈带状分布，线长点多，地理跨度较大，所经区域通常呈现为不同的生态类型和生态敏感点，就其对生态环境的影响和破坏程度看，因地而异，差别很大。一般来说线路越长，通过的生态系统越多越复杂，就需要利用景观生态学中的空间分异性和生物多样性理论解释，相应的对生态环境的影响和破坏程度就越大，反之则越小。铁路建设对生态环境的影响和破坏呈条带状分布，范围一般在300到500米左右，同时按施工区的分布和是否有珍稀动植物以及其他因素(如自然保护区、森林、湿地、特殊水域等生态敏感区)适当扩大其评价范围，野生动物调查扩大到其活动栖息范围L_71。当然还不能单一地依据拟建铁路项目现有的生态系统来确定，还要从景观的生态恢复能力考虑。景观的生态恢复能力是由景观基本元素的再生能力，即高亚稳定性元素能否占主导地位来决定的。例如石门山自然保护区的高亚稳定性元素是树木，那就要考虑铁路建成后的绿化恢复能力如何，不同的高亚稳定性元素有不同的恢复能力。另外铁路本身就是一道风景，能否满足其美学规律，能否创造出赏心悦目的环境形象，对这些的评价也极为重要。传统的生态环境影响评价已不能满足人们对美的追求，在这样的形势下，运用景观生态学理论，从景观的层次对拟建铁路沿线的生态环境综合分析，科学地确定拟建铁路项目的生态环境影响评价范围。3．2．2从景观角度客观评价和预测拟建铁路工程对生态环境的影响环境影响评价预测方法大体可以分为：(1)以专家经验为主的主观预测方法；(2)以数学模型为主的客观预测方法；(3)以实验手段为主的实验模拟方法。基于自然环境的多维性和复杂性，决定了在对拟建铁路项目进行生态环境评价时，不能单一地使用任何一种方法，必须因地制宜，综合运用，取长补短。在线性建设项目的评价中，景观生态学对生态环境评价通过两个方面进行，一是空间结构分析；二是功能与稳定性分析。铁路影响带生态系统的变化，首先表现在景观结构组分(或景观要素)的空间结构、相互作用及功能的变化和演替上。作为一种干扰体，道路改变了景观格局，同时受制于景观格局，应用景观生态学中的拼块、廊道和模地理论能克服传统生态学预测笼统单一的缺点，它利用遥感和GIS技术把拟建铁路项目作为整个生态系统的一个组成部分，铁路在此作为一个干扰廊道而存在，分析这个系统中的拼块、廊道和模地的比例以及排布状况，根据它们的不同特征来进行不同的环境影响分析，从而使建设项目有更充实确切的理论依据。3．2．3从景观层面提出铁路生态环境恢复的对策和措施从拟建铁路建设项目的特点来考虑，主要采取的措施是替代方案，生产技术选择，生态保护工程措施和加强管理。其中在设计期，项目建设期，生产运营期和死亡期又都有不同的考虑。利用景观生态学原理对拟建项目进行生态环境评价时，要整体考虑，从景观层次提出生态保护和恢复的有效途径，如避免铁路建设对景观的分割和动态干扰；设计有效的生态廊道，消除铁路的隔离效应；注重铁路路域植被恢复和景观保育；在规划设计中通过法律、经济等手段，注重保留基本自然景观，保护生物多样性，减少对自然环境的破坏；采取避让措施，避免铁路穿越生态脆弱带和景观敏感区等。景观生态学原理在铁路工程中应用较多的是生态护坡和道路绿化，由于铁路建设路线较长，穿越的生态区类型复杂，因此要特别注意生物多样性的保护。运用景观异质性原理，合理调整生态系统中食物链的关系，协调生态区内的各种生物竞争排斥，生态位分化和协同进化的生态过程，保护和谐的生物多样性景观。随着生态环境问题的日益突出，铁路建设不仅要特别注重环境设计，充分考虑平、纵、横断面的结合，而且还要考虑到与自然环境、人文景观协调融合；不仅要考虑到线性的美观，还要考虑到驾乘人员心理和视觉要求。充分利用地形、地势，将铁路融合到周围环境中，尽可能把铁路建设所造成的视觉冲击和对周围环境的影响降到最低。在科学发展观指导下建设可持续发展的绿色铁路，真正做到铁路建设源于自然、融于自然、高于自然。4小结利用景观生态学的相关原理，确定拟建铁路建设项目生态环境评价的范围，对其预测分析，而后提出保护措施。从景观生态学的层面出发，不仅要以拟建铁路的生态环境为恢复目标，还要把自然环境和人文环境融为一体，从社会、经济、人文等多角度去研究拟建铁路的生态恢复和景观价值。