气田建设项目草本植物恢复效应研究

王龙 薛元杰 于辰 刘源 陈杨

［关键词］气田建设项目；草本植物；恢复效应；盖度；生物量；物种多样性

［摘要］随着我国经济的飞速发展，天然气迅速上产，气田建设项目对生态环境的影响日益受到专家学者的重视，但目前对气田建设后植被恢复效应的研究较少。通过调查四川天然气田1～20a不同建成年限道路边坡临时用地、输气管线临时用地、水池临时用地等不同区域的草本植物生长恢复情况，采用草本植物盖度、生物量、物种多样性特征值等指标，以对照地为基础，进行草本植物恢复效应研究，可知气田建设项目道路边坡临时用地、输气管线临时用地、水池临时用地的草本植物盖度恢复年限分别为1、2、8a，草本植物生物量恢复年限分别为3、2、5a，气田建设对不同区域草本植物物种多样性的影响较小。研究结果表明，气田建设项目中草本植物在道路边坡及输气管线区域恢复较快，一般3a内可恢复到对照样地水平，水池临时用地则需要5～8a才能恢复。

［中图分类号］S157.9［文献标识码］A［文章编号］1000－0941（2023）03－0030－03

随着我国经济的飞速发展，天然气迅速上产，2021年我国天然气产量为2076亿m3，同比增长7.8%，连续5a增产超100亿m3，预计2022年全年中国天然气产量将达2200亿m3。气田建设活动扰动地表、损坏地表植被，影响生态环境，已引起人们越来越多的关注，专家学者对此展开了大量的研究与探讨[1-2]，但目前的研究主要集中在气田建设造成的影响以及对土壤、植物损毁的程度上[3-5]，对破坏后的植被恢复效应研究较少。

本研究以四川天然气田为研究对象，调查不同建成年限的气田建设项目中不同区域草本植物的生长情况，采用草本植物盖度、生物量、物种多样性特征值等指标，以期得到不同指标的恢复过程及恢复年限，为下一步气田建设的生态补偿研究奠定基础。

1研究区概况

四川天然气田地处云贵高原与四川盆地边缘山地过渡区域的斜坡地带，属于高、中山地貌，区域内沟谷纵横，地形崎岖，地面海拔一般在400～1300m。属川中亚热带温暖湿润季风气候区，冬冷夏热，春暖秋凉，四季分明。年均气温12.6～19.0℃，1月最冷，一般气温为3～8℃，7月最热，一般气温为26～39℃。年降水量丰沛，达1000～1200mm，但时空分配不均。主要植物种类有构树、槐树、榕树、桑树、小叶榕、鹅观草、毛茛、三叶草等。

2研究材料与方法

本研究于2021年1月至2022年3月，共计调查150余个样点，样点建成年限1～20a不等（主要集中在1～10a），分为3个区域，即道路边坡临时用地、输气管线临时用地及水池临时用地。每个样点设置草本观测样方5个，共计设置草本观测样方750余个，每个样方面积为1m2（1m×1m）。对照组选择在样点附近地形条件相似区域，设置观测样方3个。

调查内容包括：样方的坡向、坡位、坡度、经纬度和海拔等环境条件；草本种类、株（丛）数、平均高度、盖度以及生物量。调查方法如下：

（1）蓋度。盖度计算采用网格目估法，将样方划分为若干网格，估算各网格样方的草本盖度。

（2）生物量。在样方中再设置两个0.5m×0.5m的小型样方，记录其中草本植物的物种名、盖度，收集所有草本称鲜质量；带回样品置于105℃烘箱中烘干至恒定质量，测定其干燥系数，据此计算草本植物的生物量。本研究采用生物量减少百分数指标，该指标指的是临时用地草本植物生物量和对照地草本植物生物量的差值与对照地草本植物生物量的百分比，用来表示气田建设项目在该年限的草本植物生物量恢复程度。

（3）物种多样性特征值。草本特征值选用Margalef丰富度指数（H）、Simpson多样性指数（D）及Pielou均匀度指数（J）来表示[6]，计算方法分别为

H=（S－1）/lnN（1）

D=1－∑Pi2（2）

J=－∑PilnPi/（1－1/S）（3）

式中：S为样方内物种数，个；N为样方内所有物种的个体总数，个；Pi为物种i的个体数占样地内总个体数的比例，i=1，2，…，S。

3结果与分析

3.1草本植物盖度恢复情况

由图1可见，道路边坡临时用地、输气管线临时用地和水池临时用地的草本植物盖度恢复趋势完全不同。道路边坡临时用地的草本植物在建成后1a即可恢复到90%，5a之后可达100%，表明道路修建对道路边坡草本植物干扰轻微；输气管线建成后1a内临时用地草本植物盖度可恢复到30%左右，2a内急速恢复至90%，3～6a内缓慢恢复，6a之后基本完全恢复，表明管线在建成后2a内草本植物受干扰严重，2a之后草本植物盖度基本恢复；水池临时用地的草本植物盖度恢复到90%至少需要8a，恢复到100%需要10a，期间盖度恢复趋势呈缓慢直线上升趋势，表明水池临时用地草本植被盖度恢复需要较长的年限，恢复速度较为均匀缓慢。

3.2草本植物生物量恢复情况

由图2可知，随着恢复年限的增加，道路边坡临时用地、输气管线临时用地和水池临时用地的草本植物生物量快速增加。其中，输气管线临时用地草本植物生物量恢复最快，2a后即接近对照地的草本植物生物量；道路边坡临时用地草本植物恢复效果次之，需要3a；水池临时用地草本植物生物量要达到对照地的草本植物生物量需要5a。

3.3草本植物物种多样性恢复情况

由图3～图5可知，气田建设项目临时用地的草本植物丰富度、多样性和均匀度均与对照地的变化规律基本一致，表明气田建设对草本植物物种多样性影响较小。

3.4分析与讨论

根据结果分析，不同建设区域临时用地草本植物的恢复情况见表1。

由表1可以看出，在草本植物盖度恢复方面，不同区域恢复速度为道路边坡临时用地＞输气管线临时用地＞水池临时用地；在草本植物生物量方面，不同区域恢复效果为输气管线临时用地＞道路边坡临时用地＞水池临时用地。同时，气田建设对草本植物物种多样性的影响较小。

出现以上现象的可能原因有：①气田建设虽然对占地范围内地形、地表扰动较大，但是未对当地草本植物生长环境造成巨大改变，因此对草本植物物种多样性影响较小；②水池可能因为施工质量等原因，固化效果差，渗液等对土壤结构、理化性质等造成一定影响，从而导致该区域草本植物恢复较慢；③输气管线因施工速度快，故扰动程度低，草本植物盖度和生物量均恢复较快；④道路边坡因表土回覆措施等原因，草本植物盖度恢复较快，但车辆行驶等人为扰动因素导致生物量恢复略慢。

4结论

本研究结果表明，气田建设项目中草本植物在道路边坡及输气管线区域恢复较快，一般3a内可恢复到对照样地水平，水池临时用地则需要5～8a才能恢复。在气田建设项目草本植物恢复效应方面本研究尚属首次，同时也取得了一定成果，但由于气田建设时段较为集中，难以采集同一地区的连续样本，因此在今后应进行典型区域的定点多年持续取样研究。

[参考文献]

[1]张虹，张代钧，卢培利.涪陵焦石坝页岩气开采区土地损毁的生态风险评价[J].生态学报，2017，37（17）：5807-5817.

[2]陈宏坤，杜显元，张心昱，等.页岩气开发对植被和土壤的影响研究进展[J].生态学报，2018，38（18）：6383-6390.

[3]藏磊，罗东宁，贺贤伟.高含硫天然气净化厂运营对周边草本植物的影响分析[J].广东化工，2018，45（17）：46-47，13.

[4]贾慧.气田开发工程对生态环境影响的研究[D].雅安：四川农业大学，2013：60-61.

[5]郑钦月.天然气净化厂工程对生态环境影响的研究[D].雅安：四川农业大学，2014：56-57.

[6]周伶，马晓勇.生态影响评价植被调查技术探讨：以山西临汾天然气开发项目为例[J].山西科技，2019，34（1）：43-47.

［作者简介］王龙（1988—），男，四川宜宾人，高级工程师，硕士，主要从事油气田水土保持工作。［收稿日期］2022-06-25

（责任编辑徐素霞）

［基金项目］中国石油西南油气田分公司项目（20210307-07）