油田開發對濕地自然保護區生態環境的影響研究

梁 濤 郭志紅 王 哲 宋素合

(1.中國石油集團安全環保技術研究院有限公司；2.中國石油潤滑油公司)

0 引 言

本次研究選取遼寧遼河口國家級自然保護區作為案例，結合前期他人研究成果[1-9]，通過分析自然保護區土地利用格局、生態系統功能等生態環境指標的影響，明確了油田開發過程中自然保護區的生態環境變化情況，為今后開發、退出等規劃提供了技術支撐。

1 研究對象基本情況

遼寧遼河口國家級自然保護區(以下簡稱保護區)原名遼寧雙臺河口國家級自然保護區，其成立于1985年，經盤錦市人民政府批準為市級保護區，1987年經遼寧省人民政府批準為省級自然保護區，1988年經國務院批準晉升為國家級自然保護區。

2 生態環境影響分析

2.1 土地利用現狀及分布

根據研究區衛星遙感影像，提取了2015年保護區土地利用狀況，見圖1。由圖1分析發現保護區的陸域部分土地利用類型主要包括濕地、耕地、其它用地、交通用地、建設用地。林地、草地少量分布。其中，濕地和耕地的分布面積占保護區總土地面積的93.37%。濕地是保護區的主要景觀類型，依托濕地的生物多樣性較為豐富。

圖1 2015年保護區土地利用現狀

空間上，濕地分布在研究區的大部分區域，主要類型為草本濕地，耕地主要分布在自然保護區的東部邊緣區域，屬于保護區的實驗區，建設用地和交通用地零星分布在研究區內部，主要是在實驗區。

2.2 濕地資源調查

保護區總面積為88×108m2，其中蘆葦沼澤3.7 96 58×108m2，占總面積47.46%；河流水域2.5×108m2，占總面積31.27%；灘涂7. 944 7×107m2，占總面積9.93%。蘆葦沼澤、河流水域、灘涂三大景觀濕地面積共計7.092 4×108m2，占保護區總面積的88.66%。

2.3 植物資源調查

保護區濕地植物物種數量相對較豐富，分布有維管束植物128種，多為草本種類，其中，蘆葦為分布面積最廣闊的優勢種類。保護區浮游植物有4門104種，遼寧省低等植物種類有8 000種，浮游植物占遼寧省低等植物種類的1.3%。

2.4 動物資源調查

保護區野生動物資源十分豐富，記錄到甲殼類動物5目22科49種、軟體類動物4綱12目26科63種、魚類資源軟骨魚綱有4目4科5種、浮游動物、棘皮動物與寡毛類動物分別有51種、21種與11種。昆蟲為保護區目前所了解的最大物種類群，共計有11目77科299種；保護區記錄到野生獸類哺乳綱動物有8目12科22種；兩棲爬行類動物有無尾目和有鱗目，共有15種。記錄到鳥類有18目59科269 種；野生獸類哺乳綱動物種類相對簡單，但是物種的分布區類型還是較復雜，共有11型，以古北型為主。兩棲類動物區系有5種分布類型，相對較簡單，以季風型為主。鳥類物種區系可劃分為古北種、東洋種和廣布種3種類型，其中列入國家重點保護動物種類有44種，國家 Ⅰ 級保護動物有9種(均為鳥類)、國家Ⅱ級保護動物有35種。

2.5 地表植被狀況

2.5.1 植被NPP現狀及分布

2015年，保護區NPP(植物凈初級生產力)總量均值為10.16 gC/(m2·a)，整個研究區除了河流、水庫/坑塘外，NPP值均較高。2015年保護區年均NPP分布見圖2。

圖2 2015年保護區年均NPP分布

2.5.2 NDVI現狀及分布

2015年保護區生長季NDVI(歸一化差異植被指數)均值為73.33，高值區主要分布在陸域范圍內林地、草地和耕地分布區域，低值區主要分布在河流、水庫/坑塘分布區域。2015年保護區NDVI指數見圖3。

圖3 2015年保護區NDVI指數

2.6 景觀破碎度分析

通過斑塊所占景觀面積比例(PLAND)、斑塊數量(NP)、斑塊密度(PD)、景觀連通度指數(COHESION)反映景觀破碎度情況，2015年研究區(陸域)范圍內景觀格局指數見表1。

表1 2015年保護區景觀格局指數

3 油田開發對生態環境的影響

3.1 對土地利用格局的影響

根據遙感解析數據分析，分別提取2000年、2005年、2010年和2015年土地利用見圖4。在ArcGIS軟件的支持下分析不同時期生態系統類型變化，規律如下。

2000—2015年，保護區濕地、其它用地、建設用地和林地面積呈現增加的趨勢，增加面積分別為28.36 km2、13.91 km2、1.13 km2和0.15 km2，保護區陸域范圍內濕地面積增加，除了草本濕地減少了4.48 km2外，其它濕地類型均有增加。耕地和草地面積呈現減少趨勢，減少面積分別為1.84 km2和0.94 km2。保護區(陸域)生態系統類型變化見表2。保護區(陸域)濕地生態系統變化見表3。

圖4 2000—2015年保護區土地利用

表2 保護區(陸域)生態系統類型變化

表3 保護區(陸域)濕地生態系統變化

根據遙感解析數據分析，2000—2015年保護區陸域范圍內濕地面積增加28.36 km2，除了草本濕地減少了4.48 km2外，其他濕地類型均有增加，說明自然保護區受人為干擾影響較小，農業開發利用強度略有減少。

由此可見，近20年保護區的土地利用格局發生了一定的變化，受到了自然因素和人為因素的雙重影響。人為因素是土地利用格局變化的主導因素，主要是經濟發展需要，油田開發、建設養殖塘等人工化程度加劇。

3.2 對生態系統功能的影響

3.2.1 對鳥類的影響

對鳥類的影響主要是油氣田開發的噪聲，開發過程中的噪聲主要是抽油機噪聲、巡線車輛噪聲，抽油機噪聲屬低頻穩態噪聲，油田巡線車流量較小，噪聲影響貢獻程度較低。候鳥遷徙通道距地面高度大約100 ～1 000 m，井場井站的構筑物一般在2～5 m，一般不會影響候鳥的遷徙；丹頂鶴、黑嘴鷗等珍稀水禽的覓食及繁殖地都位于保護區的核心區內，實驗區不是珍稀水禽的主要棲息地和繁殖地，珍稀水禽對人類活動及建構筑物較為敏感，趨避距離可達2 000 m以上。

3.2.2 對調節服務的影響

根據遙感解析數據分析，2000—2015年保護區陸域范圍內濕地面積增加，增加面積為28.36 km2，這會影響濕地的氣候調節、水質凈化等功能，增強抵御區域自然災害和環境污染風險的能力。

3.3 對地表植被質量影響

3.3.1 植被指數NDVI時空變化特征

2000—2015年間保護區歸一化差異植被指數(NDVI)見圖5。通過對圖5分析表明，NDVI是由2000年的72.34增加到2015年的73.33，最高為2013年的81.35，整體呈現波動上升趨勢。

圖5 保護區NDVI指數

3.3.2 植被NPP時空變化特征

2000—2015年保護區NPP分布見圖6。保護區凈初級生產力見圖7。保護區2000—2015年期間凈初級生產力總量總體變化呈先上升后下降規律，2000—2015年NPP總量年均最大值分別為13.26 gC/(m2·a)、15.38 gC/(m2·a)、13.54 gC/(m2·a)、10.16 gC/(m2·a)，年均值分別為6.65 gC/(m2·a)、7.85 gC/(m2·a)、6.81 gC/(m2·a)、5.60 gC/(m2·a)。

圖6 2000—2015年保護區NPP分布

圖7 保護區凈初級生產力

3.4 對景觀生態完整性影響

2000—2015年保護區斑塊所占PLAND見表4。2000—2015年保護區PD情況見表5。

通過斑塊所占景觀面積比例、斑塊數目、斑塊密度、斑塊平均大小和蔓延度指數反映景觀破碎度情況，斑塊密度結果表明7大類生態系統類型的斑塊密度均呈現下降的趨勢，說明此期間內上述用地類型破碎化程度在下降，分布集聚度有提高，增加了相關土地類型面積的穩定性，不會改變蘆葦沼澤草地作為景觀基質的主體地位，相比連片的景觀分布，現有生產設施面積占保護區實驗區面積的比例較低，且占地為非連續點狀占用，不會造成地理隔離，未改變當地景觀基質和濕地格局，蘆葦沼澤濕地景觀仍是區域內主要的景觀類型。

表4 2000—2015年保護區PLAND比例

表5 2000—2015年保護區PD情況

3.5 對動物多樣性影響

3.5.1 對鳥類多樣性的影響

據2014年度保護區鳥類監測數據顯示，發現鳥類補充記錄2種，保護區鳥類增加到286種，保護區鳥類種類數量呈增加趨勢。據2015年春季統計到停留和集聚的東方白鸛達1 532只，達到歷史最高峰。2015年10月28日保護區鳥類監測數據顯示，在保護區西部共監測到129只東方白鸛同時起飛。油田開發工程的長期進行對當地鳥類產生了一定的影響，油田開發采取了相應的避讓和防護措施，有效保護了生物多樣性。

3.5.2 對其他動物影響分析

在原有的區塊內增加一些新的油田建筑，對附近動物造成一定的干擾。但油田作業區周圍的哺乳類、爬行類、兩棲類和淡水魚類，均為當地常見和廣布種，一般體形較小，數量不多，分布廣泛，生存能力較強。

油田工作人員進入井場開展物料堆放、現場清理等施工活動，使井場及其周邊環境發生改變，遷徙和活動能力較強的動物將遷移至附近受干擾小的區域，致使井場附近地區部分野生動物密度減少。

4 結 論

遼寧遼河口國家級自然保護區的保護類型是濕地，濕地類型主要是沼澤濕地和灘涂，為珍稀瀕危鳥類提供了重要生境。

油田開發對生態系統的影響主要表現為對土地利用格局、地表植被質量、景觀完整性、植物資源和野生動物的影響。通過采取先進鉆井技術等控制臨時性占地措施，以及植被恢復的實施，油田開發對生態環境影響不斷降低，保護區生態環境質量總體向好。