典型区域交通代谢和路域森林生态系统的博弈格局研究

实现公路生态环境和交通经济的协调发展是面向21世纪人类共同关注的话题，也是生态学家、环境学家和道路建设者奋斗的目标。在查阅国内外相关研究成果，结合课题组在该区域的工作积累，从道路的维护和森林经营的角度作为出发点，通过对典型区域（宝天高速公路穿越小陇山国家级自然保护区和麦积山风景名胜区）道路代谢物和路域森林生态系统的博弈格局研究，揭示道路代谢产物即污染因子的时空格局；揭示道路代谢对不同尺度研究对象的生态效应；揭示道路代谢对路域生态系统的地理学效应；探讨路域生态系统对交通代谢的净化机制；探索环境因子对路域景观多样性的耦合规律，建立模型预测道路环境的生态响应，以增添污染生态学相关理论，填补我国污染生态学案例的不足，为保护区路域生态恢复和环境保护提供理论依据。

实现公路生态环境和交通经济的协调发展是面向21世纪人类共同关注的话题，也是生态学家、环境学家和道路建设者共同奋斗的目标。对典型区域道路代谢物和路域森林生态系统的博弈格局研究表明：（1）建立宝天高速公路路域生态带第一手环境因子数据库和路域植被生态监测体系：对宝天高速公路开通以来的道路代谢及其对路域的“贡献”进行了监测、预测和评价。道路代谢物呈逐年增大趋势，以SO2为例，利用Aura卫星搭载的OMI数据监测结果，从宝天高速公路2009年下半年运营到2013年三年间SO2排放总量由6104t增加到2013年12282t，月平均柱浓度（DU）由0.419增至0.843，达到了2009年的2倍。（2）结合植被类型分析土壤因子：不同采样点的土壤含水量、盐分、pH、速效氮、速效磷含量均表现为天然林优于人工林；有机质和速效钾含量人工林优于天然林；土壤含水量、有机质含量表现为混交林大于纯林；土壤盐分、速效磷和速效钾表现为纯林大于混交林。与保护区相比，路域土壤具有偏碱性、轻度盐碱化、土壤肥力低和土壤生境异质化程度高等特点，指示路域生境具有明显的破碎化现象。（3）森林群落、灌木群落、草本群落：种群重要值在4%-70%；路域群落分布格局大多为均匀分布，少数为聚集分布；生态位重叠值普遍较低，种群对环境资源的利用能力弱；物种多样性丰富度值较低、优势度值较高；种群间关系弱，群落演替处于恢复的初期阶段。这些路域群落特征与生境较高的异质化以及放牧、砍伐等人为干扰大有密切关系。（4）路域环境因子和生物群落的生态效应（地理学效应）：大气、水体、噪声、土壤和植被，与高速公路距离越近，环境因子作用愈强，生境的异质化程度愈高，土壤肥力愈低。同保护区微生物的菌群特征相比，越靠近路域，细菌放线菌数量呈逐渐增加趋势，真菌数量呈下降趋势，且具有路域种属种类减少、喜干热类型增多和功能菌群数量减少的特点。（5）净化机制研究：基于对路域植被下土壤和土壤中微生物的分析，不同类型、不同起源和不同结构的植被都会优化土壤理化性质，从而导致土壤肥力大小产生差异；不同微生物群落，对土壤中营养元素的生物化学循环以及在净化土壤有机污染物方面有独特的贡献。（6）环境因子和路域景观多样性耦合影响研究：在特定环境条件下，生物会表现出有规律的反映，可以运用这种规律性来监测路域生态系统的变化，评价路域森林生态系统的健康状态。