油田开发对湿地自然保护区生态环境的影响研究

梁 涛 郭志红 王 哲 宋素合

(1.中国石油集团安全环保技术研究院有限公司；2.中国石油润滑油公司)

0 引 言

本次研究选取辽宁辽河口国家级自然保护区作为案例，结合前期他人研究成果[1-9]，通过分析自然保护区土地利用格局、生态系统功能等生态环境指标的影响，明确了油田开发过程中自然保护区的生态环境变化情况，为今后开发、退出等规划提供了技术支撑。

1 研究对象基本情况

辽宁辽河口国家级自然保护区(以下简称保护区)原名辽宁双台河口国家级自然保护区，其成立于1985年，经盘锦市人民政府批准为市级保护区，1987年经辽宁省人民政府批准为省级自然保护区，1988年经国务院批准晋升为国家级自然保护区。

2 生态环境影响分析

2.1 土地利用现状及分布

根据研究区卫星遥感影像，提取了2015年保护区土地利用状况，见图1。由图1分析发现保护区的陆域部分土地利用类型主要包括湿地、耕地、其它用地、交通用地、建设用地。林地、草地少量分布。其中，湿地和耕地的分布面积占保护区总土地面积的93.37%。湿地是保护区的主要景观类型，依托湿地的生物多样性较为丰富。

图1 2015年保护区土地利用现状

空间上，湿地分布在研究区的大部分区域，主要类型为草本湿地，耕地主要分布在自然保护区的东部边缘区域，属于保护区的实验区，建设用地和交通用地零星分布在研究区内部，主要是在实验区。

2.2 湿地资源调查

保护区总面积为88×108m2，其中芦苇沼泽3.7 96 58×108m2，占总面积47.46%；河流水域2.5×108m2，占总面积31.27%；滩涂7. 944 7×107m2，占总面积9.93%。芦苇沼泽、河流水域、滩涂三大景观湿地面积共计7.092 4×108m2，占保护区总面积的88.66%。

2.3 植物资源调查

保护区湿地植物物种数量相对较丰富，分布有维管束植物128种，多为草本种类，其中，芦苇为分布面积最广阔的优势种类。保护区浮游植物有4门104种，辽宁省低等植物种类有8 000种，浮游植物占辽宁省低等植物种类的1.3%。

2.4 动物资源调查

保护区野生动物资源十分丰富，记录到甲壳类动物5目22科49种、软体类动物4纲12目26科63种、鱼类资源软骨鱼纲有4目4科5种、浮游动物、棘皮动物与寡毛类动物分别有51种、21种与11种。昆虫为保护区目前所了解的最大物种类群，共计有11目77科299种；保护区记录到野生兽类哺乳纲动物有8目12科22种；两栖爬行类动物有无尾目和有鳞目，共有15种。记录到鸟类有18目59科269 种；野生兽类哺乳纲动物种类相对简单，但是物种的分布区类型还是较复杂，共有11型，以古北型为主。两栖类动物区系有5种分布类型，相对较简单，以季风型为主。鸟类物种区系可划分为古北种、东洋种和广布种3种类型，其中列入国家重点保护动物种类有44种，国家 Ⅰ 级保护动物有9种(均为鸟类)、国家Ⅱ级保护动物有35种。

2.5 地表植被状况

2.5.1 植被NPP现状及分布

2015年，保护区NPP(植物净初级生产力)总量均值为10.16 gC/(m2·a)，整个研究区除了河流、水库/坑塘外，NPP值均较高。2015年保护区年均NPP分布见图2。

图2 2015年保护区年均NPP分布

2.5.2 NDVI现状及分布

2015年保护区生长季NDVI(归一化差异植被指数)均值为73.33，高值区主要分布在陆域范围内林地、草地和耕地分布区域，低值区主要分布在河流、水库/坑塘分布区域。2015年保护区NDVI指数见图3。

图3 2015年保护区NDVI指数

2.6 景观破碎度分析

通过斑块所占景观面积比例(PLAND)、斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、景观连通度指数(COHESION)反映景观破碎度情况，2015年研究区(陆域)范围内景观格局指数见表1。

表1 2015年保护区景观格局指数

3 油田开发对生态环境的影响

3.1 对土地利用格局的影响

根据遥感解析数据分析，分别提取2000年、2005年、2010年和2015年土地利用见图4。在ArcGIS软件的支持下分析不同时期生态系统类型变化，规律如下。

2000—2015年，保护区湿地、其它用地、建设用地和林地面积呈现增加的趋势，增加面积分别为28.36 km2、13.91 km2、1.13 km2和0.15 km2，保护区陆域范围内湿地面积增加，除了草本湿地减少了4.48 km2外，其它湿地类型均有增加。耕地和草地面积呈现减少趋势，减少面积分别为1.84 km2和0.94 km2。保护区(陆域)生态系统类型变化见表2。保护区(陆域)湿地生态系统变化见表3。

图4 2000—2015年保护区土地利用

表2 保护区(陆域)生态系统类型变化

表3 保护区(陆域)湿地生态系统变化

根据遥感解析数据分析，2000—2015年保护区陆域范围内湿地面积增加28.36 km2，除了草本湿地减少了4.48 km2外，其他湿地类型均有增加，说明自然保护区受人为干扰影响较小，农业开发利用强度略有减少。

由此可见，近20年保护区的土地利用格局发生了一定的变化，受到了自然因素和人为因素的双重影响。人为因素是土地利用格局变化的主导因素，主要是经济发展需要，油田开发、建设养殖塘等人工化程度加剧。

3.2 对生态系统功能的影响

3.2.1 对鸟类的影响

对鸟类的影响主要是油气田开发的噪声，开发过程中的噪声主要是抽油机噪声、巡线车辆噪声，抽油机噪声属低频稳态噪声，油田巡线车流量较小，噪声影响贡献程度较低。候鸟迁徙通道距地面高度大约100 ～1 000 m，井场井站的构筑物一般在2～5 m，一般不会影响候鸟的迁徙；丹顶鹤、黑嘴鸥等珍稀水禽的觅食及繁殖地都位于保护区的核心区内，实验区不是珍稀水禽的主要栖息地和繁殖地，珍稀水禽对人类活动及建构筑物较为敏感，趋避距离可达2 000 m以上。

3.2.2 对调节服务的影响

根据遥感解析数据分析，2000—2015年保护区陆域范围内湿地面积增加，增加面积为28.36 km2，这会影响湿地的气候调节、水质净化等功能，增强抵御区域自然灾害和环境污染风险的能力。

3.3 对地表植被质量影响

3.3.1 植被指数NDVI时空变化特征

2000—2015年间保护区归一化差异植被指数(NDVI)见图5。通过对图5分析表明，NDVI是由2000年的72.34增加到2015年的73.33，最高为2013年的81.35，整体呈现波动上升趋势。

图5 保护区NDVI指数

3.3.2 植被NPP时空变化特征

2000—2015年保护区NPP分布见图6。保护区净初级生产力见图7。保护区2000—2015年期间净初级生产力总量总体变化呈先上升后下降规律，2000—2015年NPP总量年均最大值分别为13.26 gC/(m2·a)、15.38 gC/(m2·a)、13.54 gC/(m2·a)、10.16 gC/(m2·a)，年均值分别为6.65 gC/(m2·a)、7.85 gC/(m2·a)、6.81 gC/(m2·a)、5.60 gC/(m2·a)。

图6 2000—2015年保护区NPP分布

图7 保护区净初级生产力

3.4 对景观生态完整性影响

2000—2015年保护区斑块所占PLAND见表4。2000—2015年保护区PD情况见表5。

通过斑块所占景观面积比例、斑块数目、斑块密度、斑块平均大小和蔓延度指数反映景观破碎度情况，斑块密度结果表明7大类生态系统类型的斑块密度均呈现下降的趋势，说明此期间内上述用地类型破碎化程度在下降，分布集聚度有提高，增加了相关土地类型面积的稳定性，不会改变芦苇沼泽草地作为景观基质的主体地位，相比连片的景观分布，现有生产设施面积占保护区实验区面积的比例较低，且占地为非连续点状占用，不会造成地理隔离，未改变当地景观基质和湿地格局，芦苇沼泽湿地景观仍是区域内主要的景观类型。

表4 2000—2015年保护区PLAND比例

表5 2000—2015年保护区PD情况

3.5 对动物多样性影响

3.5.1 对鸟类多样性的影响

据2014年度保护区鸟类监测数据显示，发现鸟类补充记录2种，保护区鸟类增加到286种，保护区鸟类种类数量呈增加趋势。据2015年春季统计到停留和集聚的东方白鹳达1 532只，达到历史最高峰。2015年10月28日保护区鸟类监测数据显示，在保护区西部共监测到129只东方白鹳同时起飞。油田开发工程的长期进行对当地鸟类产生了一定的影响，油田开发采取了相应的避让和防护措施，有效保护了生物多样性。

3.5.2 对其他动物影响分析

在原有的区块内增加一些新的油田建筑，对附近动物造成一定的干扰。但油田作业区周围的哺乳类、爬行类、两栖类和淡水鱼类，均为当地常见和广布种，一般体形较小，数量不多，分布广泛，生存能力较强。

油田工作人员进入井场开展物料堆放、现场清理等施工活动，使井场及其周边环境发生改变，迁徙和活动能力较强的动物将迁移至附近受干扰小的区域，致使井场附近地区部分野生动物密度减少。

4 结 论

辽宁辽河口国家级自然保护区的保护类型是湿地，湿地类型主要是沼泽湿地和滩涂，为珍稀濒危鸟类提供了重要生境。

油田开发对生态系统的影响主要表现为对土地利用格局、地表植被质量、景观完整性、植物资源和野生动物的影响。通过采取先进钻井技术等控制临时性占地措施，以及植被恢复的实施，油田开发对生态环境影响不断降低，保护区生态环境质量总体向好。