评估青海-西藏综合交通走廊的生态系统变化并减轻生态风险

《TRANSPORTATION RESEARCH PART D-TRANSPORT AND ENVIRONMENT》：Assessing ecosystem change and mitigating ecological risk in Qinghai-Tibet integrated transport corridor

青海-西藏综合运输走廊多道路生态影响评估与风险管控研究，构建“生态模式-服务-景观风险-土壤污染”四位一体评估框架，揭示4-6公里距离衰减规律及重金属沉积特征，提出差异化生态红线与双层级污染管控策略。

　　

朱高茹|安建基|高玉健|杨思琪|刘宗晨|刘杰|吴少红

北京交通大学，中国北京，100044

摘要

交通基础设施的生态影响日益受到关注；然而，对于生态脆弱地区中多条道路所造成的生态影响和潜在风险的研究仍然不足。本研究开发了一个宏观-微观评估框架，综合了生态格局、生态系统服务、景观生态风险和土壤污染风险，以系统地量化生态变化和风险阈值，并为青藏综合交通走廊提出了缓解策略。研究结果表明，自2000年以来，道路网络对生态格局和生态系统服务的影响日益增加，在距离道路4-6公里范围内，生态系统从受人类影响的系统向自然系统转变，而景观破碎化在该走廊并未显著加剧。公路和铁路运输主要在表层土壤中带来了重金属（如镉和铅）的沉积，土壤污染风险主要集中在距离道路30米范围内。研究建议划定差异化的生态红线并建立双层污染控制区。这些发现为生态脆弱地区的交通建设提供了科学参考。

引言

近年来，全球气候变化加剧，人类活动的强度逐渐增加，对生态系统的结构和功能产生了明显影响（Seddon等人，2017年）。生态系统的变化可能引发连锁反应，影响自然环境的安全和人类社会的可持续发展（Pecl等人，2017年）。鉴于这一严峻形势，世界各国政府和非政府组织正在积极采取行动改善生态系统并应对可持续性挑战（Allan等人，2022年；Raum，2018年）。在此背景下，关于生态系统结构-过程-服务动态的机制（Chen等人，2021年）、生态系统服务的响应和评估（Bardgett等人，2021年）、生态效益和价值的转化（Fu等人，2023年）以及生态安全和风险预警（Carlson等人，2022年）等主题逐渐成为生态学、地理学、环境科学和可持续性科学等多个学科共同关注的核心问题（Liu等人，2024a）。这一趋势推动了相关理论框架和方法工具的不断改进。

相关研究表明，全球变暖、极端天气增加和海平面上升等自然变化（Li等人，2018年；Steffen等人，2018年）以及城市扩张、农业生产、交通建设和旅游发展等人类活动（Landrigan等人，2020年；Priya等人，2023年）对生态系统产生了显著影响。这些生态效应包括土地利用和土地覆盖的变化（Navalkar等人，2023年）、物种栖息地的丧失和生物多样性的急剧下降（Simkin等人，2022年；Xiong等人，2025年）、各种生态系统服务的减少（Yin等人，2021年）、景观连通性的下降和破碎化的加剧（Ma等人，2023a；Potapov等人，2017年），以及由各种污染物引起的环境质量恶化（Lu等人，2018年）。总体而言，这些变化削弱了生态系统的韧性、适应性和恢复能力，对全球生态安全框架和人类福祉构成了长期威胁（Dirzo等人，2014年；Seidl和Turner，2022年）。中国非常重视生态文明建设。近年来，在交通生态保护领域进行了广泛的研究和实践工作，特别是在公路和铁路的生态边坡、野生动物通道、路边生态湿地以及路边物种的栖息地保护方面，取得了显著进展（Li等人，2025年；Peng等人，2026年；Yang等人，2025年）。

现有研究通常关注单一方面，例如评估生态系统服务以反映生态系统功能的变化（Ren等人，2023年）或计算景观格局指数以反映区域景观生态风险（Zhang等人，2021b），但缺乏对生态系统变化和生态风险的系统探索。同时，大多数研究是在宏观尺度上进行的，如行政区域（Ma等人，2023b）或自然保护区（Zhang等人，2023b），很少考虑与微观尺度生态污染的关联。这种有限的视角和碎片化的尺度使得现有研究难以支持具有空间针对性和系统性的生态管理决策（Henderson和Loreau，2023年）。因此，提出的策略在复杂的 socio-ecological 系统中实施时往往效果不佳。如果能够结合宏观和微观视角，从多个角度系统地分析生态系统变化和生态风险，将在促进区域协调和可持续发展方面发挥重要作用（Gong等人，2021年）。

青藏高原（QTP）被誉为“世界屋脊”和“地球的第三极”，是一个重要的生态安全屏障（Sun等人，2020年）。QTP的生态系统具有原始性、脆弱性和敏感性的高度交织特征，对全球气候变化和人类活动的响应速度和强度都非常显著（Liu等人，2023a）。因此，学术界普遍认为它是全球环境变化的“敏感指示区”和“放大器”（Lu等人，2022年）。现有研究表明，QTP在水资源保护和净化（Zhang等人，2023c）、大规模气候调节（Khan等人，2023年）、永久冻土碳库的稳定性和温室气体调节（Wu等人，2022a）以及高原物种栖息地的维持（Maierdiyali等人，2025）方面发挥着不可替代的生态作用。其生态健康状况直接关系到亚洲乃至全球的生态安全和可持续发展（Wu等人，2022b）。然而，研究也表明，自21世纪以来，在气候变暖和湿润化的共同影响以及人类活动的持续加剧下，QTP出现了冰川退缩（Liu等人，2021b）、永久冻土退化（Hjort等人，2022年）、草地退化（Hou等人，2022年）和生物多样性丧失（Zhang等人，2021a）等问题。需要量化其生态系统服务和生态风险的变化。

特别值得注意的是，自21世纪以来，QTP上的交通基础设施建设逐渐加剧，形成了以公路、铁路和高速公路为主的交通网络。作为高强度的线性人为干扰源，交通基础设施通过多种机制深刻影响走廊及其周边地区的生态系统（Zhang等人，2024），包括直接的土地占用（Liu和Su，2021年）、栖息地破碎化（Qiu等人，2026年）、微环境改变（Comte等人，2022年）和污染物引入（Gokey等人，2025年）。当前关于交通生态的研究主要集中在单一道路类型上，缺乏对由多条道路形成的“综合交通走廊”生态效应的系统研究。根据QTP的交通规划和相关研究，大多数交通项目集中在宽度约为10公里的走廊内（Yang等人，2023年）。在这种有限的空间单元内，不同等级和类型的交通基础设施的综合影响可能远远超过单个道路的简单叠加效应。在道路网络密度增加和人类活动扩大的背景下，对青藏综合交通走廊（QTITC）进行生态变化监测和风险评估对于推进生态可持续的交通发展和保护这一关键生态屏障具有重要意义。

总之，学术界目前缺乏对区域交通影响下生态系统变化和潜在生态风险的系统理解，尤其是关于综合交通走廊生态系统的研究更为有限。为填补这一研究空白，本研究旨在建立一个多维度分析框架，整合生态系统格局演变、生态系统服务响应、景观生态风险评估和土壤污染风险分析。通过综合多源数据、模型模拟、野外采样和实验分析，并采用时空耦合和尺度关联的视角，本研究系统揭示了QTITC内的生态变化和生态风险。

在理论层面，该框架将交通生态的研究重点从单一道路扩展到综合走廊系统，构建了一个结合宏观-微观视角与“格局-过程-服务-风险”系统评估的研究体系，揭示了走廊垂直梯度上关键生态指标的空间差异模式和阈值。在实践层面，这项研究可以为生态脆弱地区的交通网络规划和管理提供科学证据和决策支持，促进交通和生态保护的协同和可持续发展。

研究区域和控制区域

到2024年，QTP已建立了主要由公路、铁路和高速公路组成的综合交通网络框架（图1a）。中国西藏自治区的拉萨-那曲段是这三种道路类型并行延伸的唯一段落，走廊超过90%的路段间距小于100米。这种独特的配置使其特别适合研究累积效应

生态系统格局的时间和空间变化

从2000年到2020年，草地和裸地生态系统一直是QTITC中主要的两种生态系统类型，分别占总面积的77.01%和16.36%（图4）。其他所有生态系统类型的合计覆盖率不到7%。在这20年间，QTITC的生态系统结构经历了显著而剧烈的重组。草地生态系统减少了880.10平方公里，减少了16.83%。相比之下，裸地、林地和人工

结果验证和不确定性分析

本研究的结果通过以下方法进行了验证：（1）在生态系统格局方面，本研究基于LUCC数据确定生态系统类型，该数据主要基于Landsat遥感图像，并通过人机交互进行视觉解释。根据数据描述文件，其总体准确率达到92.27%，在QTP典型区域的解释准确率达到95.66%，具有很高的准确性。（2）在

结论

本研究聚焦于由公路、铁路和高速公路组成的QTITC，整合了宏观空间数据和微观采样实验，系统分析了生态系统变化和潜在生态风险，包括生态系统格局、生态系统服务、景观生态风险和土壤污染风险。主要结论如下：

(1)

生态系统格局和服务表现出明显的距离衰减梯度。从2000年到2020年，生态系统变化最为

CRediT作者贡献声明

朱高茹：撰写——初稿，监督，项目管理，方法论，资金获取，概念化，撰写——审阅与编辑。安建基：撰写——初稿，可视化，软件，调查，正式分析，撰写——审阅与编辑。高玉健：可视化，验证，资源，调查，数据管理。杨思琪：可视化，软件，调查，正式分析。刘宗晨：可视化，数据管理。刘杰：资源，

利益冲突声明

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