道路建设从生态学角度来观察,实际上是将动植物栖息地转换为“路基和路域”的过程,随后诱发经济廊道形成并引起城市化蔓延。在分布有道路的生态景观中,动物种群持久性和生物多样性面临的最大威胁是栖息地丧失及其品质下降。交通撞死撞伤、噪音干扰、栖息地遭受直接剥夺、径流模式改变、淤积和干涸过程、迁徙障碍、外来种道旁入侵、景观结构改变、森林道路边缘效应等都会使得栖息地品质下降,导致动物种群在数量和行为发生响应。道路及其它自然与人为因子,如山体、河流、城市不透水面、农田等叠加后会加剧对栖息地的干扰强度。因此,对这些信息的量化和研究是中国“道路生态学”领域首先要开展的基础性工作。中国景观破碎化最主要的因子群是铺装有路面的大交通量公路(国道、省道和县道)、铁路和城市化面积,其快速增长所导致的最终生态后果是全国生态景观破碎化程度加深,生态流(Eco-Flow)受到干扰。为提供这方面有用的信息,促使道路和城市规划部门了解景观破碎化现状并及时采取生态保育措施,对全国尺度上破碎化格局和程度进行分析和量化就显得尤为重要。本研究主要通过有效格栅(Meff, Effective-Mesh-Size)方法对由运输网引发的全国尺度景观破碎化开展首次评估。1) Meff评估结果展示：由主要陆路交通运输系统和城市所导致的景观破碎化具有显著空间格局,广大西部地区破碎化较轻,华东、南地区影响最为严重；2)以省为报告单位(Provincial Working Unit)的评估显示：全国尺度的破碎空间趋势从东至西呈现5个明显递减层次,以山东省最为严重,向西部依次减轻：3)通过和已报告的世界上其它地区有效格栅值进行比对,若干东部省份已跻身于世界景观破碎度严重区域,某些中、西部省和欧洲、美国加利福尼亚欠发展地区破碎度基本一致；4)采用FRAGSTATS量度指标,将中国长江中、下游江苏省类似面积的成熟农业区(～40,000 km2)道路破碎景观模式与加州中央谷地区(California’s Central Valley)做了对比研究,结果表明加州有更多较小的景观缀块(Landscape Patch),但却保存了较大面积的山区缀块,江苏省对比区缺少大缀块,多数缀块在20-1000km2之间,中等大小缀块明显占有优势。同时还发现美国加州被道路分割的景观有一个特点：某几种面积在所有缀块面积频数统计中呈现明显标记特征(Size Distribution Signature),包括640平方英亩(1平方英里)与其2级以下分区(如40英亩)。相比之下,中国无明显道路分区标记。论文还对国内不同尺度景观破碎做了研究,内容包括：5) FG1-FG7 (Fragmenting Geometrics)梯度上,江苏、浙江、上海、安徽、江西和福建华东6省市的破碎化现状；6)典型省份间景观指数比对；7)中国生态地理区(后称地生态区)景观破碎现状；8)8处濒危植物热点区和9)全国哺乳动物高丰度区道路影响栖息地完整性评价。结果显示：华东六省在Fgl到Fg7(新增乡村道、马车道、水体、山体、农田破碎因子)梯度上生境破碎化现状研究比Fg1-Fg3全国尺度研究更加逼近现实,乡道(Rural Road)进入评价(Fg4)后,该区域破碎度进一步加重,全部处于<1000Km2范围,马车道(Cart Road)破碎效应被纳入评价后(Fg5)变化并不明显,在考虑水体(Fg6)影响后,有巢湖、太湖、洪泽湖、鄱阳湖、长江分布或流经的县(区)破碎度进一步加重,多数地方有效栅格缩至<500Km2,考虑农田及高于2000m海拔山体后(Fg7)绝大多数县(市、区)有效栅格降低到<200Km2。上海、杭州、宁波周边、江苏与安徽大部、江西北部有效栅格均出现<100Km2破碎化愈严重现象。在所选成对或成组省(市、区)(北京、上海和天津；江苏和浙江；湖南和湖北；新疆和西藏)Fg3下景观指数对比研究中,我们展示了这一代表性区域其它维的景观属性,比如平均缀块大小(MPS)显示了不论在11个对比对象组间,还是3个直辖市组内,MPS上海都为最小,MPS西藏最大,另外MPS西藏>MPS新疆；MPS北京>MPS天津>MPS上海；MPS湖南、MPS湖北,MPS浙江、MPS江苏和MPS北京基本一致,浙江略大于江苏,湖南略大于湖北。这些结果有助于在Meff基础上进一步全面了解某一地区的景观破碎特征。对中国地生态区、濒危植物热点区和哺乳动物不同丰度区道路影响栖息地完整性评价结果表明：若干地生态区已成为世界上景观破碎化程度最严重区域,如暖温带落叶阔叶区；中国受胁迫植物热点区及哺乳动物多样性较高地区破碎化程度没有明显分布规律,植物热点区破碎化分布不均衡,高(低)动物丰度区同时存在破碎程度高和低的现象。这种结果揭示了及时采取保护和缓解的紧迫和必要性。10)对甘肃省道路网特征研究结果显示：道路长度和廊道特征(缀块数、路段数、结点数)成明显正相关,同时和乡镇数也具有极强相关性；国道分割缀块数与城市人口的Pearson系数接近8,随道路等级下降相关度依次降低。国道两侧距离梯度与8个景观指标之间的决定系数R2均出现了>0.98的值。上述这些结果说明甘肃省道路(网)、人类活动和景观特征之间关系密切。另外,通过网络分析,各级道路逐渐依次叠加后α值不断降低,节点数增多而回路减少,各县α值趋于集中,低等级道路使得路网闭合回路率轻微提高,说明路网发育尚不完善,联络线多为低等或等外路土石头道路。β值展现甘肃路网呈明显树枝状的结构特点,加上县道、乡道、马车道后,单位节点出现大约平均1.2-1.5条链接线。γ指数在Fg1—Fg5梯度上趋于集中,说明各县公路发展现状与期望实现的理想情景间差距趋同。Fgl-Fg4上γ均值呈现下降趋势,说明加入省道、县道和乡道后,其间链接程度与理想状态差距增大,凸显树枝状路网结构,点对点交通不便捷,通行多需要通过干线来实现,而马车道成为了这种路网结构真实补充,一定程度改善点对点的通行状况。在不同等级道路关系分析中,我们发现省道密度与乡道密度的相关度最高(P-Coefficient:0.93, P<0.0001),省道(PR)与县道(TR)、县道(TR)与乡道(RR)密度间相关较强；国道与其下四类道路密度相关度小于省道与其下3类道路密度相关度。县道(TR)和乡道(RR)相关度较高,接近0.8,而与马车道(CR)相关度低(R=0.63,P<0.0001)；国道和省道相关度在国道与其它道路关系系数中相对最高,反映了省道网依据国道布线的事实。另外,甘肃省道在网络中社会经济重要性被突出。道路网络密度和地形(海拔)相关性弱,甚至呈现较弱负相关。在道路和经济关系上,道路密度在Fg1-Fg5情景下和第一、林业、畜牧、养殖和渔业之间相关度极低。GNP、第二、第三产业和国道、省道密度具有弱正相关(R≈0.5,(P<0.0001)。景观特征上,国省、县道、铁路和城市化面积所分割的景观缀块中60-120Km2类数量最多(200多处),其次为180-600 Km2(约160处)、30-60 Km2(约120处)、0.6-1 Km2(约100处)、10-20Km2(约80处)、1-2 Km2(约85处)、5-10Km2(约85处)等。其中6000-10000Km2、10000-35000Km2类别中缀块数量最少,但所占面积最大。缀块形状随缀块面积增大更为复杂。土地利用方面,1980年到2000年20年间,甘肃国道两侧8Km宽廊道中,农村宅基地土地面积增量最大(48.4525 Km2),其次为旱地(33.6825Km2)、城市用地(19.6326 Km2)。低盖度和中等盖度草地损量最大(38.396和30.95 Km2),高覆盖草地损量较少(约11.457Km2)。另外,水田损失最少,仅0.716 Km2。稀疏林地、灌木林和森林损失分别为5.022、6.682和3.611km2,“其它林地”增量约6.1km2。裸地、戈壁和沼泽大约损失9 Km2,盐碱地和沙化土地增加约2 km2。甘肃省景观破碎化研究显示,省道和铁路使破碎加深,村道对破碎化格局无明显改变,马车道使破碎进一步加重。甘肃中部为道路高密度区,破碎程度有向东南发展趋势、河西破碎化面积也会扩大。城市面积进入破碎因子组合后,对空间格局影响不及马车道明显。农田进入影响因子组合后,全省多数地方原破碎化空间格局未发生变化,但破碎度明显加深,陇南破碎化面积呈现扩大迹象。在考虑山地破碎效应后祁连山区、洮岷山区、甘南陇南山区成为破碎化影响地区,全省破碎化程度均有加重趋势。水体影响在所选三种尺度中表现不明显。目前,道路网已对全国土地,尤其是生态热点区造成了不可挽回的影响,规划和在建道路以及城市化还将对这些地区景观完整性形成进一步的影响。为有效保育目前已受威胁的生物多样性和景观完整性,我们建议在全国和区域尺度规划中考虑现有国土道路、城市化、自然因素所造成的破碎化模式,结合生态系统、动物群落和动物物种实现生态友好型的,可持续的道路网及城市建设。