Soil disturbance, salinity, and water availability on abandoned well pads in Colorado Plateau sagebrush and blackbrush communities

Authors

• Logan Maxwell, Texas State University, San Marcos, TX
• Susanne Schwinning, Texas State University, San Marcos, TXFollow
• Lesley A. DeFalco, U.S. Geological Survey, Western Ecological Research Center, Boulder City Field Office, 500 Date St., Boulder City, NV
• Todd C. Esque, U.S. Geological Survey, Western Ecological Research Center, Boulder City Field Office, 500 Date St., Boulder City, NV

Abstract

Dryland ecosystems are increasingly impacted by fossil fuel extraction with oil and gas wells typically operational for 2 to 4 decades. Federal mandates require that actions be taken to return abandoned well pads to “natural conditions.” However, achieving this goal remains elusive for various reasons. This study investigated chronosequences of abandoned well pads in Wyoming sagebrush and blackbrush communities of the Colorado Plateau to quantify soil disturbance and assess its potential correlation with time since abandonment and the physiological performance of shrubs on well pads relative to reference vegetation. We measured soil mechanical resistance, soil electrical conductivity, soil and plant water potentials, and leaf gas exchange rates in midsummer on abandoned well pads and in nearby reference vegetation across 18 sagebrush and 9 blackbrush sites. Results indicate increased soil resistance in well pads in both communities and elevated levels of soil salinity particularly in sagebrush communities, where neither soil resistance nor salinity had significantly recovered within 50 years of abandonment. By contrast, in blackbrush communities, well pads abandoned for 40 to 50 years had soil resistance levels similar to reference sites. In both communities, shrubs on well pads had significantly less negative water potentials and higher gas exchange rates than shrubs in reference vegetation, likely due to reduced shrub cover and competition for soil water. While plant water potentials of shrubs on well pads in the sagebrush community tended to equalize with reference vegetation over time, the opposite trend was observed in blackbrush communities. We conclude that blackbrush communities may have a higher potential for natural recovery, though the process may be slow, while that recovery in sagebrush communities may be indefinitely stalled by persistently poor soil conditions, which would continue to impede shrub seedling establishment.


Los ecosistemas de secano están siendo cada vez más afectados por la extracción de combustibles fósiles, con pozos de petróleo y gas operativos típicamente durante dos a cuatro décadas. Los mandatos federales exigen que se tomen medidas para devolver las plataformas de pozos abandonados a “condiciones naturales”. Sin embargo, lograr este objetivo sigue siendo difícil de alcanzar por diversas razones. Este estudio investigó las cronosecuencias de plataformas de pozos abandonados en las comunidades de arbustos de Wyoming y de blackbrush en la Meseta de Colorado para cuantificar la perturbación del suelo y evaluar su posible correlación con el tiempo transcurrido desde el abandono, así como con el rendimiento fisiológico de los arbustos en las plataformas de pozos en comparación con la vegetación de referencia. Medimos la resistencia mecánica del suelo, la conductividad eléctrica del suelo, los potenciales hídricos del suelo y de las plantas, así como las tasas de intercambio de gases en las hojas a mediados del verano en plataformas de pozos abandonados y en la vegetación de referencia cercana, abarcando 18 sitios de arbustos de Wyoming y 9 de blackbrush. Los resultados indican una compactación significativa del suelo en las plataformas de pozos en ambas comunidades, así como niveles significativamente elevados de salinidad en las comunidades de arbustos de Wyoming, donde ni la compactación ni la salinidad se habían recuperado significativamente en un plazo de 50 años tras el abandono. Por el contrario, en las comunidades de blackbrush, las plataformas de pozos abandonados durante 40 a 50 años mostraron niveles de compactación similares a los de los sitios de referencia. La evaluación fisiológica reveló que, en ambas comunidades, los arbustos en las plataformas de pozos tenían potenciales hídricos significativamente menos negativos y tasas de intercambio de gases más altas que los arbustos en la vegetación de referencia, probablemente debido a la reducción de la cobertura de arbustos y la menor competencia por el agua del suelo. Si bien los potenciales hídricos de los arbustos en las plataformas de pozos en la comunidad de arbustos de Wyoming tendieron a igualarse con los de la vegetación de referencia con el tiempo, se observó la tendencia opuesta en las comunidades de blackbrush. Concluimos que las comunidades de blackbrush pueden tener un mayor potencial para la recuperación natural, aunque el proceso puede ser lento, mientras que la recuperación en las comunidades de arbustos de Wyoming podría estar indefinidamente estancada debido a las condiciones del suelo persisten­temente deficientes, las cuales seguirían obstaculizando el establecimiento de plántulas de arbustos.

Recommended Citation

Maxwell, Logan; Schwinning, Susanne; DeFalco, Lesley A.; and Esque, Todd C. (2026) "Soil disturbance, salinity, and water availability on abandoned well pads in Colorado Plateau sagebrush and blackbrush communities," Western North American Naturalist: Vol. 86: No. 2, Article 8.
Available at: https://scholarsarchive.byu.edu/wnan/vol86/iss2/8