Ich bin kein DHCP-Experte, aber AFAIK gibt der DHCP-Daemon keine Adressen über ein Interface raus, welche nicht zu diesem Subnetz passen. Dein Setup (auf Layer 2 gleiches Netz, auf Layer 3 getrennt) macht ja auch nicht wirklich Sinn. Das macht man dann schon gleich richtig mit VLANs.
Ein VLAN-fähiger Switch ist übrigens nicht unbedingt teuer: