李法云， 王 瑋， 徐 斌， 梁 晶

(1.上海應(yīng)用技術(shù)大學 生態(tài)技術(shù)與工程學院，上海 201418；2.上海城市路域生態(tài)工程技術(shù)研究中心， 上海 201418；3.美麗中國與生態(tài)文明研究院 上海高校智庫，上海 201418；4.上海市市政規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，上海 200031；5.上海市園林科學規(guī)劃研究院，上海 200232)

道路是地球表面人與貨物流動的重要通道，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)中極為重要的人文景觀組成部分，其在促進社會經(jīng)濟發(fā)展方面具有核心作用。道路建設(shè)導(dǎo)致陸地表面生態(tài)系統(tǒng)的直接破壞、區(qū)域地貌景觀的改變及路域周邊水土環(huán)境污染[1]，高密度道路路網(wǎng)對陸地生態(tài)系統(tǒng)的切割破碎日益嚴重[2]，交通流量的迅速增加使路域生態(tài)系統(tǒng)正面臨生物多樣性降低及外來生物入侵的重大生態(tài)風險[3-5]。早在20世紀50年代，發(fā)達國家就已開始關(guān)注公路建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響。自20世紀80年代開始，路域生態(tài)學研究越來越受到國外發(fā)達國家交通基礎(chǔ)設(shè)施管理部門與生態(tài)學家的重視，開始探索建立路域生態(tài)環(huán)境保護相關(guān)法律體系與管理機制[6]。

目前，我國社會經(jīng)濟發(fā)展正處于加速發(fā)展的爬坡期和生態(tài)建設(shè)的提升期，尤其是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)高密度的道路路網(wǎng)正在逐漸分隔自然生態(tài)系統(tǒng)，引發(fā)水土流失、生物多樣性降低、外來生物入侵、植被類型與結(jié)構(gòu)改變以及大氣、水、土環(huán)境污染等一系列生態(tài)環(huán)境問題[7]。隨著我國生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略的持續(xù)推進，交通運輸業(yè)作為典型的資源消耗型和污染排放型行業(yè)，其發(fā)展正面臨新的挑戰(zhàn)。如何在充分發(fā)揮道路對人類服務(wù)價值的同時，實現(xiàn)路域生態(tài)環(huán)境保護，將是我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展過程中需要解決的重大課題。

1 路域生態(tài)學

1.1 路域生態(tài)系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)

道路生態(tài)學是研究道路系統(tǒng)和自然環(huán)境之間相互關(guān)系的一門科學。一般來說，道路路域生態(tài)系統(tǒng)主要包括由道路及其相關(guān)設(shè)施、車輛交通流組成的道路系統(tǒng)，以及動植物生命有機體與自然環(huán)境組成的自然生態(tài)系統(tǒng)。如圖1所示，路域生態(tài)系統(tǒng)在空間上呈現(xiàn)明顯的三維結(jié)構(gòu)。其中，路域范圍內(nèi)的路基、路面、橋涵、隧道與喬、灌、草分層的植物群落構(gòu)成系統(tǒng)的垂直結(jié)構(gòu)。路面、路肩、邊溝、護欄網(wǎng)和公路防護綠地構(gòu)成系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)。公路生態(tài)系統(tǒng)在陸地表面空間尺度上地跨不同類型自然生態(tài)系統(tǒng)的線性分布成為系統(tǒng)的縱向結(jié)構(gòu)。路域生態(tài)系統(tǒng)是一個由人、車、路以及與之相連的生物和生物棲息地等生態(tài)環(huán)境組成的生態(tài)系統(tǒng)，各組分通過生態(tài)和經(jīng)濟紐帶形成一個有機整體，具有提供交通運輸、社會經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)和景觀美學等一系列功能[8]?？梢?，路域生態(tài)系統(tǒng)中的大氣、水、土壤圈、巖石圈等非生物組分，以及由生產(chǎn)者(producers)、消費者(consumers)和分解者(decomposers)組成的生物組分，二者相互作用并共同促進路域生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動。

道路作為提供人與交通工具通行的公共地面，是一個穿越自然環(huán)境的人工構(gòu)筑物。我國《公路工程技術(shù)標準》(JTG B01-2014)規(guī)定，不同等級公路的公路用地范圍(路界)主要根據(jù)實際用地需要確定[9]。人們以往對公路所導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境影響的關(guān)注僅僅局限于路界空間范圍內(nèi)，而對公路所導(dǎo)致的人類可達性干擾、生物物種的侵入與傳播、不同尺度的大氣環(huán)境、野生動物遷移及水生態(tài)系統(tǒng)的影響等方面的研究亟待進一步深入。加強路域生態(tài)系統(tǒng)中動物和植物保護及系統(tǒng)營建對維持整個路域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要的作用。

圖1 路域生態(tài)系統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 路域生態(tài)學研究進展

路域生態(tài)學發(fā)展主要經(jīng)歷了20世紀初期至同世紀70年代的早期階段、以及20世紀80年代至21世紀初期的近期階段。20世紀初期，路域生態(tài)學主要從解決水土流失、沉積物搬運、排水不暢等問題出發(fā)，重點消除了道路泥濘，極大地促進了道路表面硬化技術(shù)的快速發(fā)展。同時，關(guān)于大型哺乳動物和鳥類道路撞死率(road mortality)的相關(guān)研究在這一時期也逐漸受到公眾關(guān)注[10]。

20世紀30年代，景觀道路和園林式道路的建設(shè)開始逐漸受到重視，如在美國弗吉尼亞州建造的“藍色山脊公路”(Blue Ridge Parkway)和“天際線公路”(Skyline Drive)，以及蒙大拿州的“向陽大道”(Going-to-the-Sun Road)等公路，這些公路成為了開車欣賞自然環(huán)境美景的好去處[11]。20世紀60年代，隨著現(xiàn)代生態(tài)學的出現(xiàn)及大眾生態(tài)環(huán)境意識的覺醒，生態(tài)學家開始對城市及鄉(xiāng)村道路建設(shè)的生態(tài)環(huán)境影響給予更多關(guān)注和重視，保護野生動物的活動通道成為道路規(guī)劃設(shè)計的重要內(nèi)容之一[12]。1969年，美國頒布了《國家環(huán)境政策法案》(NEPA)，隨后，美國交通部確認了與NEPA相關(guān)的法律條款，主要涵蓋個體權(quán)利、社區(qū)和社區(qū)資源、文化資源和審美、水和水資源、野生動植物和自然區(qū)域等5個方面[13]。

20世紀80年代，法國、意大利和西班牙等一些歐洲國家要求在道路建設(shè)的同時為生物物種提供景觀連接，在此時期西歐一些國家建造了成百上千條兩棲類動物通道(amphibians pathways)[14]。20世紀90年代后期，道路系統(tǒng)的陸地表面景觀組成和功能的相關(guān)研究受到景觀生態(tài)學者們的重視[15]。此時期至21世紀初，在荷蘭和美國先后召開了5次重要的路域生態(tài)學國際會議[16]。在荷蘭路域生態(tài)學會議的影響下，歐洲隨后建立了歐洲基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，推動了政府部門對交通建設(shè)中生態(tài)敏感性等關(guān)鍵問題的認識，促進了道路系統(tǒng)規(guī)劃方法的研究發(fā)展[17]。

歐美、日本等發(fā)達國家在路域生態(tài)學方面的研究主要集中在路域生態(tài)系統(tǒng)中植物和野生動物、水環(huán)境、土壤環(huán)境、大氣環(huán)境和道路景觀生態(tài)等方面[18-19]。近20年來，有關(guān)道路與野生動物碰撞、道路對野生動物行為的影響、景觀連通性和棲息地破碎化、隔離效應(yīng)和生物通道、生物入侵和環(huán)境污染等方面的研究一直受到國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注[20-21]。自21世紀初期開始，歐美一些學者開展了道路對路域生態(tài)系統(tǒng)中生物種群結(jié)構(gòu)和功能、分子遺傳差異性和基因流的影響研究[22-23]。2003年，美國學者Forman等[13]出版了《道路生態(tài)學：科學與解決方案》專著，道路的非預(yù)期生態(tài)影響越來越受到關(guān)注與重視，標志著路域生態(tài)學正成為科學解決道路交通與路域生態(tài)系統(tǒng)影響的重要支撐學科。

生態(tài)學家在重視路域生態(tài)系統(tǒng)景觀和動植物保護的同時，也開展了一系列有關(guān)路域水生態(tài)系統(tǒng)的影響研究。道路系統(tǒng)與水的相互作用主要集中于水對道路及道路對水和沉積物的影響兩個方面。一方面，降水可導(dǎo)致道路水流直接損壞道路，山坡道路對地表徑流的擾動甚至會產(chǎn)生山體滑坡和泥石流。另一方面，道路對水流的改變會直接導(dǎo)致沉積物在自然景觀中的運移途徑發(fā)生變化。維持河流水生態(tài)系統(tǒng)良好的連續(xù)性是保障水生態(tài)健康的重要條件[24]，有關(guān)道路對河流連接性的影響研究主要集中在上游與下游、漫灘與河流、森林和河流及地表水與淺層地下水4個方面[25-26]。兩棲類動物對路邊水體的水文周期變化及道路徑流的污染程度特別敏感。已有研究表明，蠑螈胚胎在季節(jié)性路邊水塘的成活率明顯低于林間池塘[27]，道路密度與植物、鳥類、兩棲類、爬行類及哺乳類物種豐富度存在明顯的負相關(guān)關(guān)系，表明道路對濕地生物多樣性在景觀尺度具有明顯影響[28]。

研究表明，城市道路灰塵沉積是城區(qū)地表徑流重金屬污染的重要來源，道路徑流中重金屬濃度在空間上呈現(xiàn)從城市中心、城郊市鎮(zhèn)到鄉(xiāng)村逐漸遞減的趨勢[29-30]。汽車尾氣排放的污染物對道路灰塵的化學組成的影響，汽車輪胎、剎車、道路磨損及湍流引發(fā)的揚塵對道路大氣環(huán)境PM2.5的貢獻[31-32]，以及可能導(dǎo)致的健康風險也是路域生態(tài)系統(tǒng)研究的熱點問題之一[33]。在寒冷地區(qū)的冬季，滲入道路裂縫中的水在凍融作用下，不但會直接加速路面老化，而且覆蓋路面的冰雪還會直接影響交通安全。近年來，針對寒冷地區(qū)為保障道路交通安全而廣泛使用化學融雪劑的實際問題，諸多學者開展了化學融雪劑使用對城市道路與高速公路路域土壤、水體和綠化植物的影響研究[34-36]。為減輕交通運輸所排放的污染物對路域生態(tài)環(huán)境的影響，目前世界各國政府越來越重視生物可再生能源的開發(fā)與利用[37]。

有關(guān)路域生態(tài)學的基礎(chǔ)及應(yīng)用基礎(chǔ)研究，我國研究起步相對較晚，研究正處于初級階段。近年來，我國生態(tài)學者與環(huán)境保護工作者逐漸開始重視路域生態(tài)學研究，有關(guān)路域生態(tài)學的一些基本原則已逐漸融入交通道路建設(shè)中，關(guān)注道路建設(shè)過程中的野生動物保護工作，并在青藏公路和鐵路[38]、吉林長白山區(qū)、秦嶺山區(qū)、若爾蓋草原、云南納帕海濕地和西雙版納自然保護區(qū)[39]，以及新疆卡拉麥里野生動物保護區(qū)開展道路阻隔和道路致死對野生動物行為的影響[40-42]。

為有效降低道路建設(shè)的生態(tài)環(huán)境影響，科學闡明道路、車輛等與生態(tài)環(huán)境之間的相互作用關(guān)系，促進道路建設(shè)與生態(tài)學二者的“自然”結(jié)合，路域生態(tài)學正發(fā)展成為生態(tài)學領(lǐng)域的獨立分支學科。路域生態(tài)學的發(fā)展為構(gòu)建道路系統(tǒng)和自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的和諧互動關(guān)系提供了重要的理論基礎(chǔ)。基于道路生態(tài)學的理論基礎(chǔ)與實踐經(jīng)驗，路域生態(tài)工程技術(shù)發(fā)展將為當今社會解決道路系統(tǒng)和自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和諧互動關(guān)系提供重要技術(shù)支撐。

2 路域生態(tài)工程技術(shù)

2.1 路域生態(tài)工程技術(shù)的內(nèi)涵

傳統(tǒng)的路域生態(tài)工程技術(shù)一般主要針對公路建設(shè)和養(yǎng)護特點，是指以解決路域生態(tài)系統(tǒng)的保護和植被恢復(fù)為目的而言的工程技術(shù)，路域空間范圍也僅界定于公路路基邊坡、中央分隔帶、取棄土場及公路沿線附屬設(shè)施等。隨著生態(tài)學、環(huán)境科學與工程、資源學等學科及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是我國全面實施生態(tài)文明建設(shè)的推進，路域生態(tài)工程技術(shù)領(lǐng)域受學科交叉和融合的影響正進一步拓展。

基于路域生態(tài)學理論與原則，路域生態(tài)工程技術(shù)主要可概括為：以區(qū)域分異、循環(huán)再生、整體優(yōu)化等生態(tài)學原理為指導(dǎo)，在對路域生態(tài)系統(tǒng)不同尺度空間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)完整性與生態(tài)影響系統(tǒng)評估的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合不同區(qū)域內(nèi)道路的生態(tài)環(huán)境特點，以生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能優(yōu)化調(diào)控為途徑，因地制宜綜合運用路域生態(tài)要素改善等方面的生態(tài)工程和土木工程等技術(shù)，構(gòu)建道路系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的和諧互動關(guān)系，最大限度節(jié)約資源，降低道路建設(shè)和交通運輸對生態(tài)環(huán)境的不良影響，在保障道路交通服務(wù)和安全功能的同時，實現(xiàn)道路路域生態(tài)系統(tǒng)的保護與服務(wù)功能的有效提升。

2.2 路域生態(tài)工程技術(shù)研究進展

美國為促進植物生態(tài)工程技術(shù)在公路建設(shè)工程中的應(yīng)用，于1998年發(fā)布的《21世紀交通權(quán)益法案》(The Transportation Equity Act for the 21 Century: TEA-21)中明確規(guī)定，在公路設(shè)計和運營過程中要充分考慮環(huán)境保護問題，并在相關(guān)的公路施工技術(shù)規(guī)范和標準中，提出環(huán)境保護技術(shù)措施和施工工藝要求[43]。在路域生態(tài)工程建設(shè)中，強調(diào)鄉(xiāng)土植物的生態(tài)適宜性是美國20世紀90年代路域生態(tài)工程技術(shù)的重要特點之一。為了減少外來生物物種入侵對路域生態(tài)系統(tǒng)的不良影響，美國交通部曾對在公路生態(tài)恢復(fù)中采用鄉(xiāng)土植物的項目進行明文規(guī)定，并追加相當于工程總額0.05%的補助費用于生態(tài)工程建設(shè)。

如何將道路的生態(tài)及人類的價值發(fā)揮到極致是人類需要思考解決的重大課題。在路域生態(tài)工程的設(shè)計與實踐方面，公路的綠化和景觀建設(shè)常備受關(guān)注。如法國在20世紀50年代修建了歐洲第一座動物通道。為阻止公路對已有動物棲息地以及農(nóng)業(yè)用地的破碎化分割，近年來諸多公眾對在城市郊區(qū)建設(shè)高密度道路路網(wǎng)一直持反對態(tài)度。為此，法國公路管理部門專門制定國家公路建設(shè)指導(dǎo)方針，明確要求任何一條新建或擴建公路必須符合該指導(dǎo)方針相關(guān)的景觀規(guī)劃設(shè)計要求。20世紀80年代，美國、德國、荷蘭和瑞士等國家十分重視在公路建設(shè)中同步設(shè)計和建造野生動物穿越基礎(chǔ)設(shè)施，使野生動物棲息地不因公路建設(shè)對國家森林公園的分割而受到影響[44-46]?，F(xiàn)在，許多國家的公路管理部門和生態(tài)環(huán)境保護部門要求公路建設(shè)必須綜合考慮社會及生態(tài)環(huán)境因素，并在道路設(shè)計中包含植被綠化、景觀、污水處理及回用、低噪音、大氣、土壤及水生態(tài)系統(tǒng)等生態(tài)環(huán)境特征方面的詳細清單。

道路防護與加固技術(shù)一直是國內(nèi)外道路工作者關(guān)注的熱點問題。日本強調(diào)應(yīng)用生物工程技術(shù)治理公路邊坡的水土流失，其在頒布的《高等級公路設(shè)計規(guī)范》中，對道路邊坡的方法、分類、方案設(shè)計及物種適應(yīng)性等方面均有詳細的規(guī)定，力求取得道路邊坡防護與美化的雙重效果[47]。20世紀80年代后期，日本科技工作者還研發(fā)了水泥混凝土框格噴附、厚層基質(zhì)掛網(wǎng)噴附、生態(tài)水泥噴附、連續(xù)纖維工法、網(wǎng)墊工法等一系列綠化工程技術(shù)并進行工程實踐，有效地解決了道路高陡巖石邊坡的綠化問題[48]。隨后，菌根技術(shù)、植被配置等生態(tài)技術(shù)與施工技術(shù)的結(jié)合與同步發(fā)展成為道路生態(tài)工程技術(shù)研發(fā)的重要特征之一。

為了使公路建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護相協(xié)調(diào)，美國要求道路建設(shè)中充分利用道路沿途的自然景觀和生態(tài)系統(tǒng)。美國、德國、瑞士、法國等發(fā)達國家明確要求注重公路景觀規(guī)劃設(shè)計，提高路域生物棲息地質(zhì)量，保護動植物資源，最大程度降低公路對生態(tài)環(huán)境的不良影響[49-51]。日本先后制訂了《高速公路綠化技術(shù)五年規(guī)劃》《生態(tài)環(huán)境空間形成技術(shù)》和《立體綠化技術(shù)》等一系列技術(shù)規(guī)范和指南。目前，世界銀行、國際道路運輸協(xié)會等組織積極倡導(dǎo)公路全生命周期分析(life cycle analysis, LCA)決策理念，提倡將全生命周期分析推廣應(yīng)用于公路決策、設(shè)計、建設(shè)和維護的全過程[52-53]。

我國最初的公路綠化主要集中于種植行道樹，綠化技術(shù)主要借鑒于林業(yè)部門的造林技術(shù)，當時公路建設(shè)規(guī)模較小，綠化技術(shù)相對傳統(tǒng)和簡單[48]。近年來，我國有關(guān)路域生態(tài)工程技術(shù)研發(fā)重點主要集中于公路建設(shè)的環(huán)境影響評價技術(shù)及水土流失控制工程等方面[54]，但在路域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、道路對生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)影響評估、水土環(huán)境污染綜合控制、土壤-植物系統(tǒng)良性循環(huán)及生態(tài)要素優(yōu)化調(diào)控等方面的技術(shù)研究還相對薄弱。與發(fā)達國家路域生態(tài)工程技術(shù)相比較，我國路域生態(tài)工程技術(shù)的進一步創(chuàng)新與發(fā)展尚缺乏路域生態(tài)系統(tǒng)退化、演變、恢復(fù)與重建等方面的理論支撐，尤其是有關(guān)城市路域生態(tài)工程技術(shù)的研發(fā)亟待深入開展研究。

3 路域生態(tài)工程技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 路域生態(tài)工程技術(shù)發(fā)展面臨的主要問題

近20年來，我國道路建設(shè)加速成網(wǎng)，各種運輸方式一體化銜接日趨順暢，極大地改善了居民和貨物的交通條件，有力推動了社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。然而，道路路網(wǎng)建設(shè)反過來也對陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了廣泛的影響，并對維持良好的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能提出了嚴峻挑戰(zhàn)。據(jù)國家交通運輸部發(fā)布的交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報表明，到2018年末，全國公路總里程約為484.7萬km，公路密度50.5 km/100 km2，分別較之2010年增加82.9萬km和8.7 km/100 km2。其中，全國4級及以上等級公路里程446.6萬km，高速公路里程14.3萬km。全國農(nóng)村公路(含縣道、鄉(xiāng)道、村道)里程404萬km。全國干線公路網(wǎng)絡(luò)基本形成，農(nóng)村交通條件得到了根本性改善，但總量不足和結(jié)構(gòu)矛盾等問題依然突出。

2017年，上海市公路總里程達到 13 322 km，隨著長三角經(jīng)濟一體化的快速推進，道路路網(wǎng)密集成為大都市圈重要的人工景觀特點?！渡虾Ｊ袊窠?jīng)濟與社會發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要》提出，進一步推進綠色發(fā)展及建設(shè)“市域環(huán)形放射狀生態(tài)空間格局”，這對全市道路綠化土的量與質(zhì)提出了更高的需求[55]。針對城市化的快速發(fā)展過程中可用于道路園林綠化的土壤資源越來越少的實際問題，為節(jié)約和保護土地資源，必須加快解決公路、城市道路和步道綠化土壤基質(zhì)“量”與“質(zhì)”的問題。此外，道路路網(wǎng)建設(shè)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)景觀的破碎化切割而破壞動物棲息地，汽車行駛產(chǎn)生的污染物及干濕沉降物復(fù)合作用直接污染路域環(huán)境。隨著我國城市化建設(shè)的快速推進，道路路網(wǎng)建設(shè)對生態(tài)環(huán)境造成的以下主要不良影響問題亟待解決。

(1)道路面積的日益擴大，造成對陸地表面的空間分割，導(dǎo)致動物的活動區(qū)域范圍銳減；密集的道路路網(wǎng)建設(shè)擠占城市原來的綠地、濕地、水面等生態(tài)用地面積，而生態(tài)用地面積損失未能得到相應(yīng)的補償，導(dǎo)致諸多地方，尤其是城區(qū)鄉(xiāng)土植物物種多樣性減少、外來物種侵入增加及人居環(huán)境惡化。

(2)道路路網(wǎng)在提供交通便利性的同時，道路交通產(chǎn)生的水、熱、光、聲、氣、振動等環(huán)境污染，直接污染路域水、土環(huán)境，并對生物物種的空間分布產(chǎn)生深刻的影響。

(3)道路建設(shè)直接導(dǎo)致建筑材料與土石方、挖填方的大量消耗。其中，石料的開采直接導(dǎo)致了大量山體生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞，挖填方導(dǎo)致路域地表自然景觀改變而產(chǎn)生水土流失等問題。

(4)城市土地由于高度集約化利用，路域普遍存在空間小，受人類活動干擾強，且道路之間的連通受建筑物或城市基礎(chǔ)設(shè)施隔離，很難形成道路與生態(tài)環(huán)境充分連接的路域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加強城市路域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)控是當前生態(tài)城市建設(shè)過程中亟待解決的問題。

(5)城市社會生產(chǎn)和居民生活產(chǎn)生的大量污水污泥，以及城市路域綠化產(chǎn)生大量的枯枝落葉等園林廢棄物未能得到有效的資源化循環(huán)利用，在給園林廢棄物處理帶來難題的同時，也割斷了土壤-植物系統(tǒng)的營養(yǎng)循環(huán)。

(6)為了保障行車安全而選用透水透氣性較差路基材料，導(dǎo)致路域附近植被普遍長勢較差，急需研發(fā)路域降水資源化利用技術(shù)，實現(xiàn)對路域綠化植物土壤的水分生態(tài)調(diào)控。

目前，我國在路域生態(tài)工程技術(shù)區(qū)域適應(yīng)性方面的研究還相對薄弱，針對路域生態(tài)工程技術(shù)發(fā)展面臨的主要問題，應(yīng)進一步加強資源節(jié)約型和環(huán)境友好型路域生態(tài)產(chǎn)品研發(fā)，盡快構(gòu)建路域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的指標體系和評價技術(shù)方法體系，優(yōu)化集成路域生態(tài)工程技術(shù)體系，持續(xù)推進路域生態(tài)工程技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。

3.2 路域生態(tài)工程技術(shù)發(fā)展需求

道路路域生態(tài)學發(fā)展始于20世紀80年代，防止野生動物道路撞死，力求路網(wǎng)建設(shè)中陸地生態(tài)系統(tǒng)的景觀連通性，追求自然園林式的道路美景等是促進生態(tài)學家和環(huán)境保護工作者關(guān)注道路生態(tài)建設(shè)的重要驅(qū)動力。為降低道路建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的不良影響，我國于1987年發(fā)布《交通建設(shè)項目環(huán)境保護管理辦法(試行)》，開始注重公路建設(shè)的綠化工作,并于2003年正式頒布實施[56]。隨著公路管理和建設(shè)者們對公路生態(tài)環(huán)境保護認識的日益深入，路域生態(tài)環(huán)境保護逐漸從道路邊坡綠化，擴展到土壤侵蝕防治和水土保持、動物影響與保護、景觀視覺影響及污染控制等方面，路域生態(tài)環(huán)境保護、道路鋪裝再生及長壽命道路建設(shè)等成為我國未來道路建設(shè)的重點發(fā)展方向。

我國《國家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013—2030年)》指出，到2030年我國還將投入4.7萬億元用于總規(guī)模約40萬km的國家公路網(wǎng)建設(shè)，這標志著我國公路建設(shè)里程在未來十余年中仍將呈現(xiàn)持續(xù)增長的趨勢。借鑒國外發(fā)達國家交通、公共工程和水管理部門專門設(shè)置生態(tài)辦公室的經(jīng)驗，根據(jù)我國公路網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)實施綠色發(fā)展的原則，以及促進公路建設(shè)與資源環(huán)境和諧發(fā)展的要求，基于道路生態(tài)學的路域生態(tài)工程技術(shù)作為資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域的重要技術(shù)組成部分，正成為交通運輸行業(yè)道路規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、維護和管理的重要技術(shù)支撐。

黨的十八大報告將“生態(tài)文明”作為新時代“五位一體”總體布局的重要內(nèi)容，道路路網(wǎng)建設(shè)綠色發(fā)展是全面貫徹生態(tài)文明思想的基本要求。當前我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)正處于加快轉(zhuǎn)型升級期，面對資源約束日益趨緊、環(huán)境污染嚴重及生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴峻形勢，構(gòu)建與自然相和諧的道路生態(tài)系統(tǒng)是全面落實生態(tài)文明建設(shè)的重要途徑之一。中共中央、國務(wù)院關(guān)于《加快推進生態(tài)文明建設(shè)的意見》明確提出，到2020年資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設(shè)取得重大進展，努力在生態(tài)文明建設(shè)的重要領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)取得突破，加快推動生產(chǎn)方式綠色化和生活方式綠色化[57]。為全面推進生態(tài)文明建設(shè)，更好地促進城鄉(xiāng)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，提高我國新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平，新時代國民經(jīng)濟和社會發(fā)展領(lǐng)域各項事業(yè)發(fā)展對全國公路網(wǎng)的服務(wù)能力和水平提出了更高的要求，必然要求公路建設(shè)以綠色發(fā)展原則為指導(dǎo)，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，節(jié)約利用土地，加強生態(tài)環(huán)境保護，貫徹低碳發(fā)展理念，避讓環(huán)境敏感區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)，走人與自然和諧、資源節(jié)約和綠色低碳的發(fā)展之路。

3.3 路域生態(tài)工程技術(shù)發(fā)展趨勢

美國在20世紀80年代形成了較為完備的公路體系，路域生態(tài)學作為一門新興的學科得以出現(xiàn)。目前，路域生態(tài)學已在路域生態(tài)系統(tǒng)的植物和野生動物棲息地評價和保護、道路系統(tǒng)與水生態(tài)系統(tǒng)的相互作用機理、路域化學物質(zhì)的遷移和管理、路域土壤質(zhì)量和修復(fù)、道路生態(tài)學網(wǎng)絡(luò)理論、道路網(wǎng)對土地利用格局的驅(qū)動及道路生態(tài)可持續(xù)發(fā)展等方面開展了一系列研究。同時，道路工程學、交通工程學、水文學、土壤學、野生生物學、水生生物學、景觀生態(tài)學、植被與種群生態(tài)學、資源科學、環(huán)境科學等學科發(fā)展為路域生態(tài)工程技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供了理論支持和科學依據(jù)。針對路域生態(tài)工程技術(shù)發(fā)展面臨主要問題和社會需求，多學科的交叉融合無疑將進一步推進路域生態(tài)工程技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

(1)從傳統(tǒng)的道路綠化工程技術(shù)向全面提升路域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的綜合集成技術(shù)體系發(fā)展。

道路生態(tài)系統(tǒng)作為典型的線性生態(tài)系統(tǒng)，不同區(qū)域路域土壤物理、化學和生物學特征不同、生態(tài)環(huán)境條件各異，國內(nèi)路域生態(tài)工程技術(shù)在實際工程應(yīng)用過程中，普遍存在植被設(shè)計不配套、客土養(yǎng)分失調(diào)、植物群落穩(wěn)定性差，自我維持和更新能力弱、忽視鄉(xiāng)土植物應(yīng)用等問題亟待解決。因此，針對不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境特點與立地條件，改變傳統(tǒng)的道路綠化工程理念，建立面向路域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改善與服務(wù)功能提升的綜合集成技術(shù)體系正成為該技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢。

(2)面向生態(tài)文明建設(shè)的資源節(jié)約型和環(huán)境友好型路域生態(tài)工程技術(shù)研發(fā)。

道路路域土壤質(zhì)量是確保道路綠化植物健康生長的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其質(zhì)量高低與植物生長及其景觀功能發(fā)揮息息相關(guān)。在公路建設(shè)快速發(fā)展過程中，路域綠化植被與生態(tài)建設(shè)所需土壤絕大部分都是依靠客土解決，對寶貴的土地資源造成了巨大的異位破壞。2016年，國家發(fā)展與改革委員會和住建部聯(lián)合印發(fā)的《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》提出了“鼓勵采用能源化、資源化技術(shù)手段，盡可能回收利用污泥中的能源和資源。鼓勵經(jīng)過穩(wěn)定化、無害化的污泥制成符合相關(guān)標準的有機碳土，用于荒地改造、苗木撫育、園林綠化等”的要求[58]。同年5月，國務(wù)院印發(fā)的《土壤污染防治行動計劃》也同樣明確提出“鼓勵將處理達標后的污泥用于園林綠化”[59]。據(jù)統(tǒng)計，2018年上海市城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)生量總計112.9萬t(干基35.4萬t)，日均 3 092 t(干基968.6 t)，城市污泥的產(chǎn)生總量和環(huán)境容量之間存在巨大的差距。城市園林綠化養(yǎng)護與管理會產(chǎn)生大量的枯枝、落葉、衰敗花草、碎草、綠化修剪物及部分死樹等園林廢棄物，城市綠化面積的持續(xù)擴大勢必導(dǎo)致城市園林廢棄物日益增加。

結(jié)合公路路網(wǎng)建設(shè)，亟需研發(fā)基于資源循環(huán)利用的環(huán)境友好型立體化路域生態(tài)工程技術(shù)，一方面采用能源化和資源化技術(shù)手段，加強利用污泥轉(zhuǎn)化為綠化有機碳土的穩(wěn)定化和無害化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。另一方面，資源化處理與綜合利用園林廢棄物含有的豐富有機質(zhì)已迫在眉睫。優(yōu)化集成基于資源循環(huán)利用的環(huán)境友好型路域生態(tài)產(chǎn)品研發(fā)，不僅可解決城市大量污泥處理處置難題，同時還可有效解決路域系統(tǒng)立體化生態(tài)建設(shè)所需大量土壤基質(zhì)的問題，為提高道路土壤有機質(zhì)含量提供豐富有機碳源。

(3)基于路域生態(tài)系統(tǒng)長期監(jiān)測的大數(shù)據(jù)定量評估技術(shù)研發(fā)及相關(guān)技術(shù)標準體系構(gòu)建。

20世紀70年代，大氣污染問題開始在美國、德國等工業(yè)化國家的一些地方作為道路生態(tài)學的重要內(nèi)容受到關(guān)注。路域生態(tài)學研究不但促進了道路系統(tǒng)規(guī)劃技術(shù)方法的發(fā)展，而且使生態(tài)學家和交通運輸行業(yè)更加重視道路系統(tǒng)及其生態(tài)學效益的研究。近年來，運用有效數(shù)據(jù)提高路域生態(tài)系統(tǒng)中生物棲息地和生物保護評價的精確性研究正日益受到生態(tài)環(huán)境研究者們的重視[60-61]。鑒于路域生態(tài)工程技術(shù)標準體系在培育、規(guī)范和引領(lǐng)路域生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以及促進“人-車-路”與路域生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展方面具有重要的推動作用，綜合運用生態(tài)學調(diào)查研究方法及現(xiàn)代分析監(jiān)測技術(shù)，結(jié)合不同區(qū)域路域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能特點，開展路域生態(tài)系統(tǒng)長期定位監(jiān)測與調(diào)查，基于路域生態(tài)系統(tǒng)長期監(jiān)測大數(shù)據(jù)，研發(fā)路域生態(tài)系統(tǒng)完整性評估技術(shù)，構(gòu)建路域生態(tài)建設(shè)相關(guān)技術(shù)標準體系和生態(tài)系統(tǒng)評估技術(shù)方法體系正成為該領(lǐng)域未來重要發(fā)展方向。

綜上所述，促進生態(tài)道路建設(shè)與綠色發(fā)展是交通運輸行業(yè)未來發(fā)展的重要方向，這必將為帶動路域生態(tài)保護相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)能力的增加提供廣闊的市場發(fā)展空間。加強路域生態(tài)工程技術(shù)的研發(fā)，不但可以在生態(tài)道路產(chǎn)品、固體廢物資源化產(chǎn)品、道路立體綠化土壤基質(zhì)、生態(tài)混凝土、路域水、土和大氣環(huán)境污染控制等方面形成新的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，而且還將有力促進社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。