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油气管道是重要的廊道式工程,在国民经济中发挥着重要的作用。但是,油气管道建设工程不可避免地对途经区域造成了一系列生态环境影响,而且其影响范围广,涉及区域多,过程复杂,带来的生态问题日益得到了学者们的重视。另一方面,荒漠草原区域是重要而又脆弱的生态区,油气管道建设工程不可避免地通过这些区域,因此开展油气管道的生态环境影响的定量研究工作,对于荒漠草原区域的生态管理和恢复工作,有着重要的指导意义和实用价值。 本文以油气管道工程经过的中国西部典型干旱区为研究对象,选择了三个典型的荒漠草原区进行分析,运用对比分析和缓冲区分析法,研究土地利用和景观格局的变化,分析植被覆盖度受到的影响,判断其直接和间接影响范围。同时选取土壤、植被的各类指数,计算综合土壤质量指数和植被指数,讨论不同管道工程数量的区域的影响差异,分析管道工程的运营期间土壤和植被的影响状况,同时讨论管道上方和周边环境植被和土壤状况恢复的特点,并根据植物群落结构的变化,提出了新的判断管道影响范围和强度的理论范式,最后筛选了影响植被恢复的主要冈子,并进行了验证。主要结论如下: (1)将管道建设的时期分为建设前期、建设期和建设后的恢复期,比较荒漠草原区域不同建设时期管道两侧土地利用类型的变化,发现土地利用类型变化较大,三个时期内管道草地面积持续降低,共计减少32.53%,灌木林地面积增加到24.61%,建设用地面积在建设期增加,但植被恢复期降低。研究区景观异质性提高,原有生态格局发生改变;建设期管道施工作业带及两侧10m范围内植被覆盖度显著低于其他区域。可以认为管道建设是周边区域土地利用类型发生变化的主要驱动因素。 (2)对管道建设对所经过区域的格局指数的变化进行分析,结果发现,管道工程的周边区域景观格局和功能受到了明显的影响,主要的影响区域为管道上方作业区,影响强度随着距管道距离的增加而迅速降低。在管道的建设期及之后的运营期,草地面积逐渐减少,灌木林地和建设用地面积逐渐增加。在斑块类型水平上,原本占据优势的草地景观斑块数量增加,结构复杂程度增加,在景观中优势程度下降,以小斑块为主的灌木林地和建设用地复杂程度和优势程度提高;在景观水平上,景观整体破碎化程度加剧,异质性增加,内部连通性下降,系统稳定性降低。 (3)针对管道工程建设期对植被覆盖度的影响进行分析,结果表明,管道建设主要影响范围(直接影响)为管道上方施工作业带以及两侧10m的范围内,间接影响范围为施工作业带到两侧200-300m范围;恢复期人为措施对研究区植被覆盖度的影响范围为施工作业带;多条管道对植被覆盖度的影响具有累积效应。 (4)比较西气东输Ⅰ线、Ⅱ线以及西部原油管道工程在恢复期对植被和土壤产生的影响可以发现,恢复时间较长的Ⅰ线和原油管道土壤和植被状况较好,表明增加恢复时间有助于降低油气管道工程的生态环境影响;管道上方植被指数虽然较低,但是物种多样性指数却更高,明显高于周边区域,表明管道上方由于人为干扰加大,植被生长状况较差,但干扰却能引入外来物种,并增加管道上方的物种数量。 (5)比较一条管道通过的区域与有多条管道通过的区域之间受到的生态环境影响的差异,结果发现在区域内修建的管道数量越多,对植被的影响范围增大;同时,土壤受影响范围主要为管道施工作业带,而植被对管道的干扰比较敏感,植被指数更适合作为管道影响的指示指标。 (6)对受管道建设影响的区域内植被恢复的主要影响因素进行筛选后发现,降雨量、日照时间等环境因素,恢复时间,受影响频率等工程因素是影响管道工程和周边植被自然恢复的重要的因子。长时间的自然恢复能使得除了管道施工作业带、伴行路之外的其他区域的植被在较长的时间内恢复到原始状况。即便是管道上方的区域,在长时间、低干扰的恢复条件下,植被覆盖度也能得到较好恢复。伴行路影响的管道外侧10m区域是管道工程植被恢复的重点区域。 (7)比较管道施工作业带外侧植物群落组成和结构的变化,认为植物群落可以根据对油气管道工程的响应机制的不同分为三类,油气管道的运营期边缘效应最明显的区域为管道外侧的50-100m的区域。