【编者按】习近平总书记在党的十九大报告中指出：“从二〇二〇年到二〇三五年，在全面建成小康社会的基础上，再奋斗十五年，基本实现社会主义现代化。”历史让我们站在这个“基本实现社会主义现代化”的新的起点上，主责主业要求我们确保《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》在城乡建设领域落地见效。
为此，根据《建议》第8节提出的“优化国土空间布局，推进区域协调发展和新型城镇化”和第9节提出的“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”的规划战略，我们将在本刊公众号上，先围绕“城乡生态”“城镇化”“城市群”“城市经济”等主题，陆续推送“国际城市规划研究经典论文”40篇。这些学术论文的发表时间跨度超过半个世纪，从《一般地方财政支出理论》(1956)，到人们耳熟能详的《公地悲剧》(1968)，到引起整个城市研究学界思考的《生物多样性对生态系统功能的影响：当前共识》(2005)。我们也会以文摘方式在杂志上刊登其中的一些精彩论述。敬请关注。
同时，请读者对照《建议》提出的相关目标和战略，找出“现代化国家”在这些问题上走过的弯路，没有绕过的陷阱，留下的惨痛教训，让我们未雨绸缪，亡羊补牢，少走弯路，确保全面建设我们的社会主义现代化国家。我们希望这些论文能给城市研究者、规划实践者和学子们以多方位的启迪和借鉴。我们还希望这些论文能够填补一种文献上的缺失。国外十分流行一种把经典论文汇编在一起的“阅读文选”，如《城市设计文选》(Urban Design Reader)，又如“劳特利奇的城市文选系列”(Routledge Urban Reader Series)。但是，因为版权处理上的困难，国内出版社很少引进这类“阅读文选”；学术期刊也很难留出太大空间给这类“再版”文献，这就给我们的读者带来一个缺憾。实际上，发表在《科学》(Science)、《自然》(Nature)、《生态学》(Journal of Ecology)、《景观与城市规划》(Landscape and Urban Planning)、《政治经济学杂志》(Journal of Political Economy)、《经济学季刊》(The Quarterly Journal of Economics)、《经济地理杂志》(Journal of Economic Geography）等国际知名期刊上的论文都有很高的学术价值，一般都经过期刊编辑和同行反复评审，一定具有创新性，而且，常常是“浓缩的”、不带“水分”的。所以，对大量的国内研究者而言，在做研究时，如果没有机会读到这些论文，不能不说缺少了一方重要的“他山之石”。
本系列的译者长期从事城市规划设计、建设管理方向的著作翻译。在翻译过程中，自然要翻译那些著作的引述部分，包括经典论文的核心论点；还需要阅读那些著作的参考文献，包括那些发表在世界知名学术期刊上的学术论文。这种多年的积累，让译者一直希望有机会把那些著作中反复引用的论文，在《文摘与引文数据库》（Scopus）相关方向上被引最高的论文，总被引最高的作者的论文，完整、准确和不带学术偏见地译介给读者。实际上，本刊对译者这种愿望的了解可以一直追溯到2004年。当时，本刊为此开辟了一个专栏“经典茶座”，后来，这个专栏改名为“译者随笔”，延续至今。如今，译者老骥伏枥，笔耕不辍，又在十九届五中全会召开之后，为国内的读者奉上“盛宴”。这里谨代表编辑部和广大读者向译者表示真诚的谢意！
作者：理查德·T. T.·福曼，劳伦·E.·亚历山大摘要：车辆和巨大的道路网络横跨陆地，显示出一个令人惊叹的生态学前沿。物种丰富的路侧是为数不多物种的通道。路毙是主要的死亡源，但除了事故高发地段，死亡率几乎没有影响种群规模。动物回避道路，特别是躲开交通噪音的行为，体现出道路造成的严重生态影响。更重要的是，屏障效应分化了种群，可能对种群数量和基因产生影响。横跨各式景观的道路网络引起了局部水文和侵蚀的影响，而河流网络和远处的峡谷会受到主要的洪峰流量和沉积物的影响。化学影响主要发生在道路附近。道路网络干扰了水平的生态流，改变了景观的空间格局，从而抑制了其中的物种。因此，道路密度和网络结构是信息量丰富的景观生态分析指标。澳大利亚拥有巨大的天然植被路侧保护网络，而荷兰有隧道和高架的缓解通道，这些公路和天桥打破道路屏障，增强生态流。最后，基于道路影响区理论，估计机动车道对美国国土面积的15%~20%造成了生态影响。关键词：动物迁移；物资流动；种群效应；路侧植被；交通生态从空中观察和拍照，道路显现为主要地物，其生态影响遍布整个陆地表面。然而从种群生态学家到河流或景观生态学家，几乎没有几个环境科学家认可这一沉睡的巨人——道路生态学（road ecology）。作为一门重要的前沿学科，道路生态学和它在规划、保护、管理、设计和政策上的应用，对科学和社会构成了很大的挑战。本文会经常提到荷兰和澳大利亚是采用不同道路生态方式的世界领军国家，而美国则获得了特别有用的数据。在荷兰，仅主干道路的密度就达1.5km/k㎡，交通流量为每个工作日1万~5万辆。澳大利亚的人口约为1800万，而道路长度接近90万km。美国约有2亿辆汽车，公共道路的长度约620万km。约有道路总长的10%处在国家森林中，1%是州际高速公路。道路密度为1.2km/k㎡，美国人均每天驱车1小时。道路密度增加缓慢，而表征出行的车公里数（VMT）正在迅速增长。“道路走廊”一词指道路表面加上其维护的路侧以及任何平行的植被带，如高速公路车道之间的过渡带（图1）。在澳大利亚，随处可见几乎没有进行维护的和与路侧相邻的大部分天然植被所构成的“路侧自然带”（在澳大利亚，道路走廊称之为道路保留地）。美国的道路走廊覆盖了大约1%的国土面积，约等于奥地利或南卡罗来纳州的面积。当然，直接受到生态影响的面积远远大于这个面积。
图1 道路走廊包括路面、受维护的路侧和路侧的自然带。在澳大利亚，相对天然的植被带构成了那里的道路走廊的基本特征（称之为道路保留地）。图为西澳大利亚的小麦种植带
道路走廊的理论强调了道路走廊作为通道、屏障（或过滤）、栖息地、资源和水道的功能。关键可变影响是走廊宽度、衔接性和使用强度。网络理论集中关注衔接性、线路和节点功能。这篇论文基本上排除了与道路建设相关的活动以及相关的道路特征，如休息站、维护设施和道路出入区。我们也不讨论空气污染排放所产生的广泛的生态影响，如温室气体、氮氧化物（NOX）和臭氧，这些在其他地方已经有过讨论。如本奈特的文章以及一系列著作概述了道路生态的一些问题。在我们对道路生态的认识中还存在一些空白，这种理论与应用之间的差距给我们带来了研究机会。目前，有关道路生态的认识围绕五个主要论题展开：（1）路侧和相邻带；（2）道路和车辆对种群的影响；（3）水、沉积物、化学物质和河流；（4）道路网络；（5）交通政策和规划。1 路侧植被和动物
1.1 植物和植被
“路侧”或“道路的植草边沿”是或多或少有集中管理的地带，通常由草本植被主导，与道路相邻（图1）。因为有充足的阳光和路侧排水沟所产生的湿度，这个地带上的植物一般生长迅速。实际上，管理常常包括有规律的剪草，以降低木本植物的入侵。生态管理可能也在维持高强度农业地区路侧的天然植物群落，减少非本地物种的入侵，吸引或驱逐动物，以提高道路排水，减少土壤侵蚀。路侧的区域稀有物种很少，但植物物种丰度较高。耐干扰的物种在与公路相邻的地方占据主导地位，特别是在集中管理条件下更是如此，非本地物种通常也很普遍。路侧剪草既会减少植物种类，还会青睐外来植物。进一步讲，与不经常割草相比，每年割草和除草两次可能会增加植物的丰富度。越来越多的本地野花正沿着公路生长起来。汽车携带并沿着道路抛撒了许多植物的种子。植物也可能由于汽车引起的空气波动或有利的路侧条件而沿路生长起来。例如，一种外来的湿地物种千屈菜（Lythrum salicaria），沿着纽约高速公路的路侧沟渠、公路涵洞以及中间植被带生长了起来。然而，由于道路的阻隔，很少有物种能横跨公路延伸1km以上。紧邻农业地区，源于路侧管理的矿物营养肥料和大气中的氮氧化物也改变了路侧的植被状况。例如，在英国，源于车辆尾气的氮改变了公路两侧100~200m范围内的植被。靠近农业地区的丰富营养让富有侵略性的杂草迅速繁茂起来，对路侧的本地植物群落构成主要威胁。实际上，在荷兰的农田地区，为了保护路侧的本地植物群落，正在停止施肥和输入表层土；一些地方通过土壤清理，减少营养积累和储存在那里的杂草草籽。有些路侧种植了木本植物，以减少侵蚀，控制积雪，支撑野生生物，减少高灯引起的目眩或提高美感。当然，种植的外来物种可能会扩散到附近的自然生态系统中去。例如，在马萨诸塞州，与树林相邻的路侧种植了外来的木本植物，而一半地方发现这些物种已经扩散到周边的树林中去了。路侧管理有时会创造出多样性的栖息地，以维持本地生态系统或本地物种。沿着一条道路，在不同的时间或间隔上清理不同部分，或者在一个宽阔的路侧区域内清理出平行的带，可能是很有效的。水坑、湿地、沟渠、护肩，变化的路侧宽度，不同阳光和阴影相结合，不同的坡度和暴露度，灌木成丛而非成排，都能够改变路侧物种的丰度程度。在那些几乎所有本地植被都清除以进行农业或牧业的（地方）景观中，路侧的自然带作为生物多样性的库存特别有价值。沿着道路和铁路的带状天然草原，加上所谓的美丽的带状树林，也可能产生类似的功能。这些美化带状树林遮挡了附近的高强度的采伐。当然，在许多澳大利亚农业地区，路侧天然木本植被带十分常见，南非也一样。总而言之，这些巨大的绿色网络提供了可观的栖息地衔接，把“星星点点的自然”散布在大地上。当然，“星星点点的自然”失去了一般由大块自然植被才能提供的较大的生态收益。虽然道路植被并没有显示出它是一种多么重要的植物渠道，但是，道路植被的植物物种还是很丰富的。有关这个论题的零星文献提出了一个前途广阔的研究前沿。剪草、燃烧、牲畜的啃食、肥料和种植的木本植物，都会对路侧的本地动物产生很大的影响。对清理路侧植被的频率进行比较，我们发现，荷兰人每年对路侧的植被做2次清理，这使路侧出现了更多的小型哺乳动物、爬行动物、两栖动物和昆虫。当然，如果每3~5年剪草一次而不是每年修剪草，路侧就会出现更多的鸟巢。在繁殖期之后剪草，而不是在繁殖期之前或繁殖期间剪草，能够让许多脊椎动物继续更好地生活在那里。剪草方式对昆虫，如草地蝴蝶和飞蛾，尤为重要，不同的物种在每年的不同时间里走过它们的年度生命周期。路侧，特别是清除了已剪杂草的那些路侧，适合80%的荷兰蝴蝶种群生活。与附近的草类植物路侧相比，沿印第安纳州公路种植若干种本地的和外来的灌木产生了较高的物种丰度、种群密度和鸟巢密度。兔子密度稍许增加。当然，灌木植物路侧和草类植物路侧的路毙率相同。一般来讲，道路表面、路侧和相邻地区几乎都不用作动物活动的通道，但是，沿道路的动物活动还是存在的。例如，对野生动物横跨大地的无线电追踪研究发现了不多几个沿道路或与道路平行的活动。有些例外是值得注意的。碰到道路的觅食动物有时会短时间地平行于道路活动。在晚上，许多大型捕食类动物沿道路活动，那时道路上的车辆或人都很稀少。食尸动物会沿道路活动，寻找被车辆压死的动物，有时，车辆运输两栖动物和其他动物。小型哺乳动物能够沿公路路侧活动10km之远。另外，迁徙的鸟类可能利用道路作为导向线索。荷兰人已经使用了实验、观察和模拟方式来研究甲壳虫沿路侧的运动。在宽阔的路侧上，几乎没有多少动物消失在相邻的栖息地中。沿道路表面的密集的草本植物带减少了甲壳虫对路毙死亡率的敏感性。与狭窄的道路（小于12m）相比，在宽阔的道路（15~25m）上，甲壳虫常常长距离散布。它们在开放的植被节点上增加，在狭窄的植被瓶颈处减少。这个结果表明，包括一个中心栖息地的20~30m宽的路侧，分散能力不强和繁殖率很高的甲壳虫类可能在10年中沿路侧活动1~2km。相邻的生态系统也对处在走廊中的动物产生重大影响。例如，比起相似大小的沙地栖息地，路侧的甲壳虫多样性较高，而毗邻森林的路侧具有较多种类的森林类甲壳虫。在集约化的农业地区（美国的爱荷华州），掠食鸟巢的动物在路测最多，树林其次，草场最少。最后，有些路侧动物还入侵附近的自然植被。几乎没有人研究公路车行道之间的缓冲带。北卡罗来纳州的研究发现，在公路缓冲带上和公路外地区之间，小型哺乳动物的密度没有什么差别。同样的结果是，给路侧地区剪草或不剪草，结果是一样的。沿缓冲带的树林地区和草场地区可能影响路毙率。总之，有些物种沿路侧做长距离运动，并对当地产生重大影响。尽管与远距离和自然植被走廊相比，沿道路运动的速度应该更快，但是道路走廊作为物种运动的管道似乎相对不那么重要。2 道路和车辆对种群的影响
2.1 路毙的动物
过去30年的某些时间里，道路及其车辆可能超越了狩猎，成为人类直接引起陆地脊椎动物死亡的首位因素。除了大量脊椎动物被杀戮之外，路毙昆虫的数量也是惊人的，挡风玻璃上的昆虫死亡数可以证明这一点。基于若干短路段上的测算，荷兰每年路毙的哺乳动物为15.9万，鸟类为65.3万；保加利亚每年路毙的鸟类为700万；澳大利亚每年路毙的蛙类和爬行动物约500万。估计美国每天路毙的脊椎动物为100万。对湿地附近路毙的长期研究显示了2个重要的模式。一项研究的记录是，每年在每公里道路上路毙的蛇类动物大于625只，蛙类动物大于1700只。越来越多的文献提出，靠近湿地和水塘的道路一般有最高的路毙率，即使两栖类动物可能倾向于避开道路，对两栖类动物最大的交通影响可能仍然是路毙。道路宽度和车辆交通水平和速度影响着路毙率。两栖类动物和爬行类动物对低等到中等交通量的双车道道路特别敏感。大中型哺乳动物对高速的双车道道路尤其敏感，而鸟类和小型哺乳动物对比较宽的高速公路敏感。路毙对群落有很大影响吗？对英格兰鸟类和哺乳动物的路毙测算描绘了这样一个主要模式：迄今为止，麻雀具有最高的路毙率。这个物种具有巨大的群落，繁殖率远远高于路毙率，因此能够弥补路毙造成的数量下降。该研究的结论是，基于有限的数据，在有记录的路毙大于100只的鸟和哺乳动物的案例中，没有一个具有能够影响国家层次群落规模的路毙率。尽管有这样一个整体模式，但对于许多国家认定的濒危物种来讲，路毙率显而易见是意义重大的。南佛罗里达有两个很具有说服力的案例。1991年以前，佛罗里达豹的年度路毙率大约接近其种群数目的10%。通过努力，年度路毙率减少至2%。凯鹿的年度路毙率大约接近其种群数目的16%。当然，本地种群可能在路毙率超出繁殖率和迁徙时面临衰退。至少有十几个涉及脊椎动物本地种群的案例显示，它们的种群整体上没有濒临危险。车辆常常撞上被散落食物、路侧植物、昆虫、晒太阳的动物、小型哺乳动物、路盐和动物尸体等吸引到路上的脊椎动物。在那些使用防渗路障隔离车行道的地方，或在比较高的路堤之间这类地方，路毙发生比较频繁。景观空间模式也有助于确定路毙位置和路毙率。与特定相邻土地使用联系的动物，包括接近湿地的两栖类动物，接近开放水体的龟类动物。在森林景观中的原野之间，在开放景观中的树林之间，或靠近郊区保护地的地区，常常出现路毙的觅食的鹿。大型自然植被地区附近，两个这类地区之间的地区，常常可见觅食或分散的动物路毙于此。在主要野生动物活动路径受到干扰的地方最有可能发生路毙，如开放空间中横跨排水峡谷的道路，或郊区横跨铁路线的道路。简而言之，道路车辆是陆地脊椎动物的杀手。然而，除了少数稀有物种，路毙对种群规模的影响甚微。由交通干扰引起的道路回避的生态影响，可能比清晰可见的路毙的生态影响大得多。虽然视线干扰、污染物、掠食动物沿道路活动都可以设想为回避道路的原因，但是，道路噪音的影响似乎最严重。荷兰有关公路对鸟类群落的生态影响的多项研究提出了一个重要模式。与道路相邻的树林和草地中，在接近公路的地方，60%的鸟类密度都降低了。在噪音影响区中，整个鸟类密度几乎低了1/3；越靠近道路，鸟类的丰富度越低。对于草地中的鸟类来讲，影响距离（effect-distances，人们观察发现种群密度减少处距道路的距离）最大，落叶林中的鸟类居中，而针叶林中的鸟类最小。影响距离还对交通流量敏感。例如，在平均车速为120km/小时的情况下，对最敏感（而不是全部）的鸟类来讲，交通流量为每天10000辆时，树林中的影响距离为305米，交通流量为每天50000辆，则为810米；交通流量为每天10000辆时，草地中的影响距离为365米，交通流量为每天50000辆时，则为930米。大部分靠近道路的草地鸟类会在交通流量为5000辆/天或更少时出现数量减少。树林和草地中鸟类的影响距离随平均车速增加至120km/小时而稳定增加，同时，随交通流量从3000辆/天增加至140000辆/天而稳定增加。在整个鸟类种群规模比较小的年份里，此类道路影响尤为严重。鸣鸟表现出对极低噪音的敏感，这种低噪音水平类似于图书馆。会造成所有树林鸟类的种群密度开始衰退的噪音水平平均为42分贝，而所有草地鸟类的种群密度开始衰退的噪音水平平均为48分贝。最敏感的树林鸟类（布谷鸟）显示，在噪音达到35分贝时，种群密度衰退；最敏感的草地鸟类（黑尾塍鷸）在噪音达到43分贝时，种群密度衰退。实地研究和实验将帮助我们进一步澄清交通噪音和鸟类的相互关联特征。有许多可能的原因可以用来说明交通噪音的生态影响。可能的设想包括听力丧失，应激激素增加，行为改变，繁殖活动中的交流受到干扰，对不同频率的不同的敏感性，对食品供应或栖息地因素的负面影响。实际上，与交通相关的振动可能影响蚯蚓从土壤中出现，以及大量以其为食的乌鸦。不同压力及路灯改变了夜间蛙类的行为。对交通量较少道路的反应可能类似于对短时（个别车辆周期性地经过）干扰的反应，而不同于对繁忙道路的持续干扰的反应。对交通噪音的反应是动物回避道路的广泛模式的一部分。荷兰的研究发现，与交通噪音相比，视觉干扰和污染物仅仅出现在道路之外不远处。但是，视觉干扰和沿道路运动的捕食者可能对低交通流量的道路更为明显一些。通常，许多大型哺乳动物在距道路100~200m的范围内种群密度较低。避开道路的其他动物可能还包括节肢动物、小型哺乳动物、丛林鸟和草地鸟。从道路向外延伸几十至上百米的道路影响区与控制场地相比，一般显示出较低的繁殖密度，且动物种类的丰富度减少。考虑到道路密度和整个道路影响区面积，回避道路的生态影响一定超出路毙的影响，或者超出道路走廊中的栖息地丧失所产生的影响。所有的道路都是对动物活动的障碍或过滤。实验显示，2.5m宽的道路就能够拦截住步甲昆虫（carabid beetles）和狼蛛，比较宽的道路则成为许多哺乳动物跨越时的明显障碍。小型哺乳动物跨越6~15m宽道路的可能性还不足向周边栖息地迁徙可能性的10%。类似，湿地动物，包括两栖动物和龟类动物，通常显示出减少跨越道路的倾向。道路宽度和交通流量是造成障碍生态影响的主要因素，而道路表面一般是造成障碍影响的次要因素。路盐是两栖类动物跨越道路时的明显威胁。错综复杂的路外边界中的构造可能影响动物跨越道路的位置和速度。障碍生态影响（barrier effect）倾向于创造出异质种群，如道路把一个大的连续种群划分成为比较小的、部分孤立的本地种群（亚种群）。比起大种群，小种群随时间的波动更大，灭绝的可能性更高。而且，重新占领新领地的过程也因为道路障碍而受阻，道路障碍常常随道路的宽度和交通流量的增加而加重。这种认识明确的种群威胁必然影响到接近大规模道路网络的大量物种，当然，相对于道路而言，人们对这个问题的研究不多。一种延续许多代的障碍还会改变种群的基因。例如，道路障碍改变了德国一般蛙类本地种群的遗传结构，降低了遗传杂合度和遗传性多态现象。除开道路障碍对两栖类动物的影响，以及路毙对南佛罗里达两种哺乳动物的影响外，人们对道路的遗传影响（genetic effects）知之甚少。让道路更具有渗透性可减少种群威胁，但这会导致更多的路毙。相比之下，增加道路的障碍会减少路毙，却会加重小种群问题。如何解决这个两难的困境？与路毙或道路回避的生态影响相比，道路障碍对种群的生态影响可能波及更多的物种，会延伸到更为宽泛的地区。这种障碍影响可能成为最大的机动车道路生态影响。所以，增强道路的可穿行性以减少障碍具有很好的生态意义。3 水、沉积物、化学物质、河流和道路
3.1 水径流
改变水流能够对水生态系统产生重大的物理或化学影响。引力和惯性的外部力量让河流冲开沟渠，输运物资和化学物资，改变景观。这样，水径流和产生沉积物成为道路对河流和其他水系统的关键物理过程，产生非常不同的影响距离（图2）。
图2 以距离道路的尺度衡量生态影响的道路影响分区（左边的距离是右边任意距离的一半；P表示特定点上的效果）
较高坡面上的道路汇集水流，与没有道路的情况相比，水流形成了更高的坡面。汇集起来的水流形成了较小、较细长的一阶流域和总长度更长的沟渠网络。河网长度对侵蚀和沉积物的影响随规模和流域面积而变。水迅速流下相对不透水的路面，特别是在暴雨和融雪发生时更是如此。但是，在潮湿地、丘陵和山区，缓慢流动的地下水会通过道路形成的陡岸转变成快速流动的地表水，跟这种转变相比，普通地表径流通常是微不足道的。道路侧沟承载了这些地表水，有些道路侧沟直接与河流相接，而其他一些道路把水排到有集水沟的涵洞里。与道路相关的径流量的增加可能会提高侵蚀率和范围，减少渗透率和含水层的补给率，改变河道形态，增加河流排水率。通过重新安排沟渠、原木、树枝、巨石、细砂沉积物和水池，在洪峰时排水，可以重新构造河岸地区。在森林里，砍伐树木和道路共同增加了峰值排水和下游洪水。砍伐森林导致蒸发量和蓄水能力降低，而道路本身可能增加峰值排水率。洪水频率明显与流域内道路覆盖的比例相关。道路可能改变湿地土壤的下层水流和表面水流。夯实饱和或接近饱和的土壤渗透性有限，排水能力较低。湿地的道路交叉口经常阻塞排水通道和地下水流，显著提高了上坡面的水位，从而淹没植物根部并摧毁植被，同时也降低了下坡面水位，损坏了植被。在桥梁的上游和下游的一定范围内，径流可能发生变化。在上游，大堤或沟渠化导致河岸带洪水减少、坡度减缓、水工结构问题和更大的沟渠化。在下游，桥梁的坡度变化将导致局部冲刷，从而改变沉积物和沉积过程。沉积物和化学物质在道路通过地区进入河流，数学模型可以预测受河流过境影响的河床内外的泥沙负荷。桥梁或涵洞处的稳定河流减少了整个洪泛区径流迁移的数量和变化。所以，河流生态改变了流动速率、池沼-浅滩序列和冲刷，这种状态一般会减少形成栖息地的条件，减少水生生物。道路上沉积物的量取决于沉积物的供应和输运能力。除土壤特性和植被覆盖度以外，沉积物的产生还取决于道路的几何形状、坡度、长度、宽度、表面和维护状况。道路表面、陡岸、护坡、桥梁/涵洞场地和边沟都是道路沉积物的来源。暴露的土壤表面以及水流量增加会带来更大的沉积物输运能力，导致更高的侵蚀率和沉积物总量。道路尘土是沉积物的转移，目前相关研究不多。它可能直接破坏植被，给植物生长提供营养物质，或改变酸碱度（pH）和植被。影响距离通常小于10~20m，但可能延伸至下风向200m（图2）。在干旱地区，水土流失是常见的道路问题。极寒地区的道路常常是灰尘的来源。其他生态问题包括反照率、洪水、侵蚀和热岩溶、杂草迁移、水禽和岸禽栖息地和大型哺乳动物活动的改变。与道路相关的滑坡或大规模坡移，可能成为主要的沉积物来源。这些沉积物可能积累在较低的坡面上，随着不断的侵蚀而改变。有些部分进入洪泛区或河流，在那里，沉积物改变河岸生态系统、沟渠形态或水生栖息地。虽然渐进的沉积物输运和侵蚀性滑坡是一个影响河流的自然过程，但是，因道路而提高的水平高度可能干扰水生生态系统。实际上，伐木和开路通常都会产生比伐木地区范围更大的侵蚀影响，产生出更多的沉积物，尤其是修筑道路而引起的滑坡。道路与河流之间的缓冲地带往往会减少到达水生生态系统的沉积物。与涵洞和边沟阻隔水流和沉积物的作用相比，缓冲带对滑坡的作用可能较小。良好的道路选址（包括从生态学的理由出发，避开河边和狭窄的洪泛区），加上针对斜坡、土壤和水文状况而做的周全的路侧生态设计，比起依赖宽阔的缓冲带来吸纳沉积物，是一个更好的战略。来自道路侧沟的水可能会给河流带去比较细微的沉积物，而滑坡的情形则不同，它给河流带去粗糙的物质。细小的沉积物增加混浊度，会一定程度地抑制水生植物、大型无脊椎动物和鱼类的生长，进而扰乱河流生态系统。粗糙物质，如树木和巨石的沉积，能在河流中形成较深的水坑和异质性的栖息地。在低流量季节里，细腻沉积物会填充这些水坑，使河床底部光滑起来，造成关键鱼类的栖息地和产卵地退化。在洪峰期间，积累起来的沉积物将会被冲走，重新沉积到更大的水体中。简言之，道路加速了水流和沉积物的输运，这将提高洪水水位，导致水生生态系统退化。因此，沿着道路的局部水文和侵蚀效果将扩散到陆地上，主要影响集中在河流网络和远处的峡谷地区。在排除暴风雨径流的过程中，道路输运了大部分化学物质。径流污染物会改变土壤的化学性质，可能被植物吸收，并影响河流生态系统，它们在相当长的距离内被扩散和稀释。除冰盐和重金属是道路径流中的两类主要化学污染物。主要的除冰剂氯化钠会腐蚀车辆和桥梁，污染饮用水，对许多种植物、鱼类和其他水生生物有毒害。醋酸钙镁是一种更有效的除冰剂，腐蚀性相对小，在土壤中流动性较低，可生物降解，对水生生物毒害相对小。此外，用于减少尘土的氯化钠可能抑制两栖类动物的活动。道路扫雪扬起的氯化钠可能伤害距离道路200m范围内的树叶（如五针松），特别在下风和下坡面地区更是如此。相对于路侧常有的灌木和草来讲，树木似乎更易受到氯化物的伤害。道路5m范围内的土壤中沉积的钠会改变土壤结构，影响植物生长。在荷兰，路盐已经促进了三种沿海外来植物向内陆地区的蔓延，范围长达150km。除冰剂可能增加土壤中化学元素的流动性，如重金属、钠、氯、钙和镁。这个过程加剧了地表水、含水层和河流的污染。由于稀释，道路径流对地表水生态系统的化学影响可能主要局限于小河流，特别是那些与道路相邻的河流。重金属相对静止，随着边沟水流不不均匀地分布在路侧。路面相邻土壤中的重金属含量通常最高。虽然人们在距道路25m的土壤中发现了较高的铅含量，但是在距道路5~8m范围内，草组织中的铅浓度上升。靠近道路的狭窄区域内的若干小型哺乳动物体内的铅浓度升高，而靠近繁忙道路的区域内，小型哺乳动物体内的铅浓度更高。在荷兰，高速公路路侧5~15m的范围内，交通流量为1.1万辆/天~12.4万辆/天，道路下风侧重金属的累积量较高，但这种情况与交通流量的大小无关。这些路侧剪下来的草中，铅、镉、锌、铬、镍的平均含量低于荷兰牲畜饲料和“清洁堆肥”可以接受的最高标准。一些关于路侧的研究仅发现锌的浓度超出荷兰“非常清洁的堆肥”的最大值。还有许多其他化学物质进入了路侧。除草剂常常毒杀非目标植物，特别是在有风天气下大面积喷洒时。基于对荷兰公路的研究，人们对于来自汽油的多环芳族烃的基本结论是，路侧干草中的多环芳族烃水平“似乎不足以引起伤害”。肥料养分会影响路侧植被，英国研究发现，源于车辆的氮氧化物排放改变了公路旁100~200m范围内的植被。酸性道路径流可能对河流生态系统产生影响。道路运输的有害物质（如美国每天有50万宗以上）总有少量外漏，偶然还会出现大规模泄漏，引起严重的局部后果。水质对于道路径流的典型反应包括重金属含量、盐度、浑浊度，以及溶解氧的水平。当然，由于水量的波动，即使在湿地中这些水质变化可能都是暂时的和局部的。道路径流是重金属流入河流系统的主要来源，尤其是铅、镉、锌、铬、铜。河流鱼类的死亡与高浓度的铝、锰、铜、铁或锌相关，对下游种群的影响范围长达8km。较大的交通流量和径流中较高的重金属浓度都与鱼类和其他水生生物的死亡相关。接近桥梁附近的洪泛区土壤可能具有较高的重金属浓度。尽管公路径流一般不会对植被或植物的生产力产生太大的负面影响，但是，公路径流可能改变洪泛区植物群落的物种构成，有利于常见物种。总之，陆地植被似乎比水生生物更能抵挡道路的影响。通过草质通道排出的径流大大减少了有毒的固体和重金属的浓度。而且，茂密的植被会增加土壤的过滤和储备特性。所以，为了减少径流影响，我们不用建设昂贵的蓄水池和排水结构，而应创造性地设计道路附近的草地，也许还包括灌木，这既可以吸纳道路径流，也可以改善生物多样性。以上引用的大量研究得出的结论是，化学物质的影响倾向于出现在道路附近，所以具有局部性。
4 道路网络
4.1 新道路和变化的景观模式
道路引导开发，还是开发引导道路？随着环境质量在交通—土地使用的互动中变得越来越重要，交通界里这场无休止的争论衍生出了更多的问题。例如，进入森林地区的新道路常常在带来经济发展的同时造成森林砍伐和生境破碎。在景观层面，道路网络的主要生态影响是扰乱了地貌变化过程，导致生物多样性丧失。干扰水平的自然过程，如地下水的流动、河流的流动、火的蔓延、觅食、疏散等，功能性地改变了景观层面上各种活动的方式。道路网络截断了流和运动，减少了自然过程和扰动的关键可变性。道路网络会影响内部物种、领地较大的物种、河流和湿地物种、珍稀的本地物种以及依赖扰动和水平流的物种，因此，生物多样性受到侵蚀。巴西朗多尼亚（Rondonia）雨林新的道路系统显示了这些生态影响。到1984年，道路建设和沥青铺装引来了人群和森林砍伐。这个地区建设起了规则的主要道路加4km间隔的平行的次级道路的网络。较小的5h㎡规模的森林逐渐变成草地，与居住区连接起来，形成了大片牧地。人们将这种典型情景的模型与最坏情景和具有多年生作物且没有火灾或牛的“创新农场”情景分别进行了比较。在道路建设之后，那些需要大面积栖息地且“间隙穿越能力”（gap-crossability）较差的物种，在所有模拟情景中都消失了。那些栖息地面积需求和间隙穿越能力为中等值的物种仅在“创新农场”的情景中存在。于是，人们提出通过野生生物走廊重新建立自然网络，以保存具有重要保护意义的第一类物种。封闭或清除网格中的一些道路是一种可行的生态调整方式。固定的道路网格限制了自然景观过程和生物多样性。关闭和消除一些连接将允许重建一些大型的自然雨林。这样的解决方案有助于创建网格尺度差异较大的道路网络。显然，维护重要的物种，如狼、熊和美洲豹，必须有一些远离道路和人的大型自然植被斑块。例如，在繁殖季节临时关闭道路可能增加两栖动物的迁徙。关闭和清除道路能够减少机动车辆的使用，从而减少对自然群落和生态系统的许多干扰。一般的空间—发展模式强调道路在土地转化的早期对生态的影响最大。道路分割了土地，导致栖息地的碎化、萎缩和减少。森林道路网可能会产生独特的空间模式，如把回旋型空间转换为直线型空间，减少核心森林面积，并且，就总量而言，产生比砍伐区面积更大的边缘栖息地（edge habitat）。森林道路是道路的子类，其特征是狭窄，不用沥青覆盖，交通量不大且偏僻。在道路的一般生态影响之外，森林道路还具有以下这些独特的生态影响：（1）道路建设导致栖息地丧失；（2）改变了水流路径和下游峰值流量；（3）土壤侵蚀和沉积物对河流的影响；（4）改变物种模式；（5）人类进入并扰乱了偏远地区。因此，对砍伐方式的评估包括道路网络和森林空间格局的生态影响。总之，道路扰乱了水平自然过程，并通过改变景观空间模式和过程，减少了生物多样性。道路密度，如km/k㎡（单位面积上的道路长度），是道路生态影响评估中的一个有效且意义广泛的指标。这一指标能清楚地表达出道路对动物活动、种群分割、人类接近、水文状态、水生生态系统和火燃烧模式的生态影响。对于自然功能正常，包含大型食肉种群（如狼和美洲狮）的景观区域，可接受的最大道路密度约为0.6km/k㎡。随着道路密度的增加，麋鹿、熊（褐色、黑色和灰色）和其他种群也会减少。因道路密度的不同，这些物种对路毙、道路回避和人类接近也有不同的敏感性。那些沿着道路，而不是横跨道路活动的物种可能得益于较高的道路密度。人类对边远地区的接近和扰动等影响随着道路密度的增加而增加。相类似，人类引起的着火和灭火可能增加，而平均火灾面积会减少。道路密度也会影响到水生生态系统，如改变地下水条件，上坡面受到排水阻碍，这类对水文条件的影响与道路密度相关。道路密度达到2~3km/k㎡时，河流的峰值流量也明显增加了。考虑到无脊椎动物的多样性，加利福尼亚州有一个流域超过5%的面积被道路覆盖，这对水生生态系统的不利影响显而易见。在安大略省东南部，湿地道路密度达到1~2km/k㎡时，对湿地植物、两栖/爬行动物和鸟类的物种丰富度均产生负面影响。道路是一个地区平均模式的整体指标。道路密度可能会影响道路的宽度和类型、交通流量、网络连通性以及道路进入边远地区的概率。因此，网络连通性以及网格尺度的变化指标对于认识道路密度的影响也很重要。实际上，尽管道路密度是一个很有用的整体指标，但许多道路密度较低的大片区域是适合于大型无脊椎动物的栖息地，并具有其他一些重要生态价值。
5 交通政策和规划
5.1 环境政策方面
生态原则在环境交通政策中越来越重要，但澳大利亚、荷兰和美国的重点各自不同。澳大利亚的政策集中在生物多样性上，包括野花的保护。在许多农业地区，道路网被巨大的、宽达10~200m的自然植被保护带维护着。公众压力推进了这个系统的创造，“这个系统有助于防止水土流失”“野花能够永久生长和繁茂”。多样性的实验管理方法包括燃烧、种子管理、种植本地物种和自然恢复。生态科学家通常与政府各级交通部门的工程师一道工作。荷兰的政策则强调开放的路侧植被、路毙、动物活动模式和自然恢复等方面。这反映了荷兰的国家目标：（1）再造自然，包括自然过程和生物多样性；（b）加强国家生态网络，这个网络主要由大规模的自然植被地块、主要野生生物和水走廊构成。在道路形成障碍的地方，建设一系列天桥、隧道、涵洞，为动物和水的活动提供通道。交通领域的环境工作主要由交通部的一群环境科学家开展，他们与地方和国家层面的工程师和政策制定们密切合作。在美国，环境交通政策集中在车辆污染物以及以工程方式解决土壤侵蚀和沉积物等方面。许多州已经建立了野生动物路下和路上通道，强调对本地路毙及野生动物活动的关注。1991年的联邦立法《多式联运地面交通效益法》（ISTEA: the Intermodal Surface Transportation Efficiency Act）确立了“经济高效且环境无害”的交通系统政策，考虑了“减少空气污染，减少交通拥堵的外部效益和生活质量的其他方面”，在都市区范围考虑交通问题，把生态因素与景观美学结合起来。由此看来，美国的交通政策基本上没有关注生物多样性的丧失，栖息地的分割，水平自然过程的干扰，自然河流和湿地水文条件，河流化学和鱼类种群减少，这些是1997年交通领域强调的一系列生态问题。当然，许多国家在设计交通系统时采用了生态原则，欧洲的环境科学家、工程师和政策制定者已经在国际层面就“保护生物多样性和减少动物死伤”达成一致意见。成功除去汽油中的铅，使全球的路侧生态系统免去了不少铅污染。当然，澳大利亚巨大的道路生态保护系统，荷兰的动物和水流缓解系统都是雄心勃勃和富有开拓性的。大部分现存的道路都是建于生态知识爆炸之前，许多现存道路的空间位置从生态角度看都不尽合理。荷兰已经开发了一个大有可为的交通规划程序，既考虑到人的运动，也考虑到自然过程。从本质上讲，该生态网络由大型自然植被斑块和主要的水和野生生物活动走廊组成，然后将道路网络叠加其上以识别瓶颈。最后，采用缓解或补偿技术，按照一定的时间顺序，来消除瓶颈的指定百分比。这种空间规划开始得越早，其效果越好。通过缓解措施也不能明显克服瓶颈时，就要考虑补偿措施了。零净损失（no-net-loss）的原则已经在国际上广泛用于湿地并取得成功，但由道路引起的自然过程和生物多样性的零净损失却只是一个刚刚开始应用的概念。例如，可以通过增加相邻地区的等效生态价值以补偿生物多样性或地下水的损失。可供选择的方案包括，保护同等数量的高质量栖息地，重建另一个野生生物走廊或建设新的栖息地。对照来看，缓解措施努力将负面的生态影响降到最低，例如为野生生物建立各种活动通道（隧道、管道、地下通道和天桥）。多样性的隧道设计集中关注的是小型和中型动物。它们使用的隧道一般宽30~100cm，设置在道路阻碍两栖动物向繁殖池塘或湿地活动的地方。这种做法在欧洲很普遍，在美国则很罕见。荷兰道路普遍建有“生态管道”（Ecopipes）或獾隧道，其直径大约40cm，主要供中型哺乳动物通过，设置在水很少流过的地方。相对比，荷兰的野生生物涵洞大约宽120cm，中心通道供流水，两边各有40cm宽的通道供动物通过。“岩屑通道”（Talus tunnels，岩屑是一个地质学名词，指火山活动过程中火山通道的围岩、已凝固和半凝固的熔岩和未凝固的熔浆经火山作用爆碎后形成的岩石碎块。——校译注）是澳大利亚为生活在岩屑地区的中型哺乳动物运动而设计的。在南佛罗里达和美国其他地方，以及加拿大和法国，人们设计了一种供大型哺乳动物使用的地下通道，一般宽8~10m，至少高2.5m。还有一种架空通道，也是供大型哺乳动物使用，宽度可达200m，当然比较少见：北美（新泽西、犹他、阿尔伯塔、英属哥伦比亚）6个，欧洲（德国、法国、荷兰和瑞士）17个。通道中部的最小有效宽度约30~50m，端口最小有效宽度50~80m。瑞士有两条架空通道分别宽140m和200m，它们提醒我们，最终目标是“景观衔接”，使所有水平自然过程可以横跨道路。这些缓解构造通常与篱笆和植被结合起来，方便动物的穿行。几乎所有通道对设定的目标动物都是成功的，至少偶而有目标动物通过，而大部分通道实际上有许多种动物使用。佛罗里达豹和几乎所有本地陆生动物，当然还有地下水，均使用地下通道。一个区域的几乎所有的大型哺乳动物都使用地下通道和架空通道。不过，与种群规模相关的穿行比例、道路回避的比例、掠食率、领地位置等信息目前还不多。无论如何，缓解通道可以有效地穿越道路障碍，维持整个区域的水平自然过程。道路和路侧覆盖了0.9%的英国国土面积，1%的美国国土面积，而在澳大利亚的维多利亚州，整个道路维护带覆盖了这个州的2.5%。车行道路究竟从生态上影响了多少土地呢？道路影响区（road-effect zone）是从道路向外延伸的受到显著生态影响的区域，通常比道路表面加上路侧还要大许多倍。该区域是不对称的，具有复杂的边界，反映了生态变量的序列，以及由于道路两侧的坡度、风和生境适应性导致的不相等的影响距离。了解道路影响区的平均宽度，我们就能估计受道路生态影响地区的比例。例如，根据前文中敏感鸟类的交通噪声影响距离，道路影响区大约覆盖了荷兰国土的10%~20%。最后，以美国马萨诸塞州的9个水和物种变量为基础，加上荷兰的研究证据，我们对美国的道路影响区做了初步计算，估计美国国土面积的15%~20%直接受到道路的生态影响。这些计算再次凸显了道路生态影响规模巨大且具有普遍性。道路的生态影响也对科学和社会提出了挑战，敦促人们发现和找到解决办法。 本文第一作者理查德·T. T.·福曼为哈佛大学设计学院景观生态学教授。本文自1998年发表以来，引述次数已达700余次。他的研究重点是将自然与人交织在一起的土地使用空间模式和科学联系起来。他在景观生态学和道路生态学方面的开创性工作使他获得了“景观生态学和道路生态学之父”的赞誉，他在推动城市—区域生态学和规划方面的工作也受到广泛赞誉。另外，他在改变土地斑块、保护和土地使用规划、交通网络系统等方面同样得到广泛关注。他的著作《景观生态学原理》（1996）堪称经典，最新的著作是《城市区域：城市之外的生态和规划》（2008）。福曼教授的著作《道路生态学——科学与解决方案》被誉为是交通业界的《寂静的春天》，已有中文译本。——译者注译者：叶齐茂，曾任中国农业大学人文与发展学院教授，建设部村镇建设专家委员会委员。现侨居墨尔本，为澳大利亚执业城市规划师文章来源：《生态系统年度评论》1998年第1期，pp207-231以下是《国际城市规划》城市研究经典文献 的文章目录，本号将陆续推出，仅供研究者学习参考。欢迎您留言说明最希望看到的文章，我们将酌情优先推送。该目录将附于每篇推送文章之后。已推送文章标题以粗斜体+底色突出显示，并带有跳转链接。 1 人类支配的地球生态系统 / 彼得·维托塞克, 等来源：科学, 1997, 227: 494-449来源：科学, 2005, 309: 570-574 3 道路和道路的主要生态影响 / 理查德·福尔曼, 劳伦·亚历山大来源：生态系统年度评论, 1998, 29: 207-231 4 改变生物多样性的后果 / 弗朗西斯·斯图尔特·蔡平, 等来源：自然, 2000, 405: 234-441来源：科学, 2008, 319: 756-760 6 城市生态系统和生物多样性概念 / 让–皮埃尔·萨瓦德, 等来源：景观与城市规划, 2000, 48: 131-142 7 城市化：生物同质化的一个主要原因 / 迈克尔·麦金尼来源：生物保育, 2006, 127: 247-260 8 城市地区生态系统服务分析 / 佩尔·布朗德, 斯文·亨哈马尔来源：生态经济学, 1999, 29: 293-301 9 沿着城乡梯度的生态系统结构和功能 / M. J. ·麦克唐奈, S. T. A. ·皮克特来源：生态学, 1990, 71(4): 1232-1237.10 城市蔓延与体力活动、肥胖和患病率之间的关系 / 里德·尤因, 等来源：促进健康科学, 2003, 18(1): 47-5611 城市化、生物多样性和保护 / 迈克尔·麦金尼来源：生物科学, 2002, 52(10)10: 883-88912 生物多样性对生态系统功能的影响：当前共识 / D. U. ·胡珀, 等来源：生态学专题, 2005, 75(1): 3-35
来源：科学, 2008, 319: 769-771 2 城市齐普夫定律：对城市人口规模分布的一种解释 / 格扎维埃·嘉贝斯来源：经济学季刊, 1999(3): 739-767 3 比较欧洲城市模式形态：分形方法 / 皮埃尔·弗兰克豪泽来源：欧洲科学与技术合作组织报告，“行动10，城市市政工程”，第二卷“结构”，“欧洲城市—郊区思考”, 2004: 79-105 4 增长、创新、比例和城市生活速度 / 路易斯·M. A. ·贝特恩考特, 等来源：美国国家科学院院刊, 2007, 104(17): 7301–7306 5 重新思考人力资本、创造性和城市增长 / 迈克尔·斯托波 , 艾伦·斯科特来源：经济地理杂志, 2009(9): 147-167 6 城市的多样化和专门化：为什么重要，何时何地重要？/ 吉尔斯·迪朗东, 迭戈·普加来源：城市研究, 2000, 37(3): 533-555 8 地貌景观变化和欧洲城镇化过程 / 马克·安托罗普来源: 景观与城市规划, 2004, 67: 9-26 9 统一的城市发展理论 / 路易斯·M. A. ·贝特恩考特, 等来源：自然, 2010, 467: 912-91310 城市形式和自然过程——城市地区生态绩效指标和在英国默西塞德郡的应用 / 罗兰·恩诺斯, 等来源：景观与城市规划, 2001, 57: 91-103来源：经济观点杂志, 1998, 12(2): 127–13812 城镇化、城市生活影响和健康 / 大卫·弗拉霍夫, 桑德罗·加莱亚来源：城市健康杂志, 2002, 79(4): 51-59来源：政治经济学杂志, 1991, 99(3): 483-499来源：牛津经济政策评论, 1998, 14(2): 7-17 3 “硅谷”区位簇群：收益递增何时意味着垄断 / W.·布莱恩·亚瑟来源：数学社会科学, 1990, 19(3): 235-251 4 城市系统和历史路径依赖 / W.·布莱恩·亚瑟来源：斯坦福大学人口与资源研究所论文系列第0012号，1988来源：区域研究, 2003, 37(6&7): 549-578 6 区位、竞争和经济发展：全球经济下的地方簇群 / 迈克尔·尤金·波特来源：经济发展季刊, 2000; 14(1): 15-34 7 马歇尔与雅各布斯，孰是孰非？地方化经济对城镇化经济之争 / 凯瑟琳·博德里, 安德烈·席福尔洛瓦来源：研究政策, 2009, 38: 318-337来源：城市研究, 2001, 38(1): 185-205来源：科学, 1968, 162: 1243-1248 2 一般地方财政支出理论 / 查尔斯·M. ·蒂布特来源：政治经济学杂志, 1956, 64(5): 416-424 3 总地租、公共物品支出和最优城市规模 / 约瑟夫·斯蒂格利茨, 理查德·阿诺特来源：经济学季刊, 1979, 93(4): 473-500 4 庇古、蒂布特、房地产税和地方公共物品供应不足 / 乔治·佐德罗, 等来源：城市经济学杂志, 1986,19: 356-370来源：经济地理杂志, 2001, 1(1): 27-50来源：社会主义意见, 2012, 48(4): 351-370 7 相互作用：面对面接触和城市经济 / 迈克尔·斯托波, 安东尼·维纳布尔斯来源：经济地理杂志, 2004, 4(4): 351-370 8 挑战和增长：制度分析领域的跨学科发展 / 埃莉诺·奥斯特罗姆来源：制度经济学杂志, 2007, 3(3): 239-464城乡与区域规划的景观生态模式
如何应用“防患于未然原则”于社会—生态实践？
现代中国城市生态规划演进及展望
校译、排版 | 张祎娴