黃河三角洲道路網絡特征及其對生態(tài)影響的研究.pdf

1、道路是人類生活和社會發(fā)展中最重要的物質和能量通道。作為人工引入的廊道系統(tǒng)，道路在帶來巨大的經濟和社會效益的同時，其對生態(tài)環(huán)境造成的影響卻長期以來被人們所忽視。我國對道路生態(tài)的系統(tǒng)化研究起步較晚，研究對象也主要集中于西部高原和山區(qū)，且主要以高速公路為研究對象。平原區(qū)尤其是濱海平原的報道較少，也缺乏不同道路類型之間生態(tài)影響的差異性對比研究。因此，有必要在不同生態(tài)區(qū)以不同道路類型為研究對象，深入地探討道路對生態(tài)環(huán)境的影響。作為我國保存最完整的

2、河口三角洲濕地，黃河三角洲以其資源的稀有性、生態(tài)的脆弱性而成為研究者長期關注的熱點。隨著該區(qū)域經濟的發(fā)展，越來越多的工程建設已經造成了原生濕地生境的損失和環(huán)境的衰退，成為三角洲經濟社會發(fā)展與濕地生態(tài)保護的矛盾焦點之一。本研究在野外調查的基礎上，通過室內分析、模式識別、模型模擬、空間演算等多種手段，在微觀尺度和景觀尺度兩個水平上對黃河三角洲道路系統(tǒng)的特征和演化規(guī)律、道路對邊際植物生境、草本植物種群、土壤污染和景觀水平上的格局影響進行了深入

3、的研究，以期對黃河三角洲地區(qū)自然資源的合理利用和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供參考依據。
　　 （1）基于野外各類道路的調查結果，提出了包含形態(tài)檢測、模式識別和邏輯推理3個認知層次，適合于濱海平原地區(qū)的半自動道路網絡提取模型。構建了黃河三角洲1984～2006年間的逐年道路網絡數據庫。在圖論理論的支持下，完成了道路網絡的形態(tài)特征和空間拓撲結構分析。時序分析結果表明，不同類型道路的擴張?zhí)攸c存在差異。省道和縣鄉(xiāng)公路擴張的主要驅動力是居民出行需求

4、，油田專用公路的修建主要以滿足勝利油田石油生產為主要目的，高速公路的修建主要是國家宏觀產業(yè)布局和交通布局的需要?？臻g網絡分析和重心分析的結果表明，三角洲道路網絡連通狀況可以劃分為網絡發(fā)散擴張、回路緩速遞減和網絡相互連通三個階段。道路網絡空間發(fā)展形態(tài)呈現出由一軸兩核擴張→兩岸四區(qū)對峙→多核網絡互通的發(fā)展演化模式。
　　 （2）以野外土壤樣品的采集與分析為基礎，結合區(qū)域環(huán)境背景資料，構建了基于區(qū)域環(huán)境因素推演道路邊際重金屬含量的ML

5、P神經網絡模型，并應用該模型對黃河三角洲道路邊際50m范圍內的土壤重金屬含量進行了2.5m分辨率的逐柵格模擬。結果表明，該模型能夠較好的模擬道路邊際土壤重金屬濃度的空間分布，所得結果具有較高的精度?，F代黃河三角洲道路邊際的土壤重金屬含量略高于山東省土壤背景值，但低于國家環(huán)境質量一級標準（除Cd外）。受Cd大面積超標的影響，黃河三角洲道路兩側邊際50m范圍內的土壤80.69％為輕度污染，15.49％為尚清潔，僅有5.83km2為清潔。表明

6、道路是其邊際土壤的重金屬污染源，但對環(huán)境尚未造成廣泛和顯著的危害。不同的道路，其邊際土壤的重金屬累積規(guī)律不同。公路等級越高、車流量越大，重金屬濃度越高。隨著距道路距離的變化，重金屬濃度發(fā)生改變?？傮w上來說，大多數重金屬在30m以內達到峰值，其后逐漸降低接近背景值。同時，變化規(guī)律受區(qū)域環(huán)境條件、土地利用方式和重金屬累積機制的影響。
　　 （3）在研究區(qū)開展了多次野外植被樣方調查，首次獲得了黃河三角洲道路邊際植物群落的主要類別。應用

7、二岐式劃分方法，完成了草本植物群落的劃分，并通過多樣性分析和DCCA排序，研究了道路邊際植物群落的梯度演變規(guī)律和主要環(huán)境驅動因子。研究結果顯示，黃河三角洲道路邊際草本植物種類計有20科、41屬、48種，分別占現代黃河三角洲被子植物的51.3％，34.5％，25.5％，道路邊際植被共涉及14個分布區(qū)類型，道路邊際植被具有廣域性，且以溫帶成分為主，熱帶性質的屬起到補充成分的作用。道路15 m邊際內的植被可分為4個群系，11個群叢。堿蓬、蘆葦

8、、獐茅、狗尾草是主要建群種。群落的形成和分布同時受到大尺度海陸環(huán)境演變和小尺度道路邊際環(huán)境的雙重影響。物種多樣性從道路路肩向遠處存在明顯的遞減梯度。物種更替速率形成以道路為中心的單峰分布格局。距道路距離，距海岸線距離和道路類型是決定道路邊際植物種群分布的主要因素。省道邊際物種更替速率最快，高速公路次之，縣鄉(xiāng)公路最低。道路作為典型的人工廊道，對現代黃河三角洲的濕生植物產生了較大的干擾，尤其是其兩側10m的帶狀區(qū)域，出現較為明顯的濕生植物衰

9、退和中生、早生物種的入侵，是造成黃河口濕地萎縮的原因之一。
　　 （4）研究在野外調查的基礎上，建立了包含1個景觀類，3個景觀亞類，12個景觀系的道路邊際景觀分類體系。并應用多時相遙感影像，完成了主要道路兩側邊際1km范圍內的景觀分類。應用多種景觀格局指數，進行了不同道路類型，不同緩沖區(qū)范圍和不同景觀類別的動態(tài)演變特征分析。結果表明，道路邊際景觀的演變規(guī)律受道路發(fā)展過程、道路功能差異和區(qū)域發(fā)展背景的影響。距道路越近，受人為干擾影

10、響越嚴重。人類對道路邊際景觀的開發(fā)利用降低了景觀的多樣性，增加了景觀的破碎化，造成了自然濕地景觀的減少，使景觀邊界形狀趨于規(guī)則化發(fā)展。提出了基于波爾茲曼熱力學的道路邊際景觀穩(wěn)定性評價方法，結果表明人類對道路邊際持續(xù)的負熵輸入是決定非自然景觀穩(wěn)定性的主要原因，負熵輸入的強度主要受道路功能和分布區(qū)域的影響。結合前述微觀生態(tài)過程研究的結果，可以認為，道路對其邊際植被、土壤的微觀生態(tài)影響不足以導致景觀尺度上的格局改變，水鹽生態(tài)過程、流通過程、破