沼泽

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土壤经常为水饱和,地表长期或暂时积水,生长湿生和沼生植物,有泥炭累积或虽无泥炭累积但有潜育层存在的地段。不同学科对沼泽赋予不同的定义。从水文学角度,认为地表水分过多地段就是沼泽;从植物学角度,认为沼泽是地表生长有湿生(水生)植被的地段;泥炭地质学者认为沼泽是泥炭覆盖层未疏干时厚度不小于30厘米,疏干时不小于20厘米的地表过湿地段。实际上,沼泽是多水条件下各种因素作用结果而形成的自然综合体。

形成

包括水体沼泽化和陆地沼泽化两类过程。前者为河流、湖泊沼泽化,海滨沼泽化;后者为草甸沼泽化,森林沼泽化和人为因素引起的沼泽化。

河流、湖泊沼泽化

在湖泊、河流的演变过程中,在岸坡平缓的部位,湖水运动减弱,河水流速变小,光照和温度有利于沉水、浮水和挺水植物生长。苔草(Carex)、芦苇(Phragmites communis)、香蒲(Typha orientalis)、藨草属(Scirpus)、眼子菜(Potamogeton)等湿生和水生植物呈带状依次向湖心、河心推进,开始沼泽化过程。沼泽植物死亡后的残体,在氧气不足的条件下,分解缓慢,加之产生的有机酸的防腐作用,更促进了有机残体的堆积,形成泥炭层。有些深水湖泊,陡岸附近因风浪影响小,湖水停滞或流动缓慢,水面首先出现浮水植物,继而生长沼萎陵菜(Comarum palustre)、漂筏苔草 (Carex pseudo-curaica)、水木贼 (Equisetum limsum)等沼生植物,它们的根茎交织在一起,形成植物浮毡。浮毡逐年加厚,但其下层则不断脱落,沉入湖底,堆积起来,当堆积厚度达到与植物浮毡相接时,湖泊消亡,沼泽形成。

海滨沼泽化

在海滨潮间带,潮水作用把潮滩泥沙由低滩运到高滩,同时河水带来的泥沙不断沉积,滩面逐渐淤高,较高部分受雨水淋溶,表层盐分减少,先有耐盐的微生物活动,继而耐盐的喜水植物侵入。起初,植物种类比较单一,生成一团团草丛,零散分布,以后逐渐连成一片,海滨低沼泽形成。在这期间常因海水倒灌或河流泛滥,低沼泽形成过程中断。水退之后、重新开始,反复进行。长有植物的潮滩增强消波耗能作用,加速泥沙沉积,潮滩向海推进,滩面继续抬高。在平均高潮位以上,海滩受淡水淋溶,表层逐渐淡化,出现多种耐盐喜水植物,有的出现泥炭累积,海滨沼泽形成。

草甸沼泽化

坡降很小,地表水下渗困难的草甸,由于河流泛滥等原因造成地面积水或土壤过湿,通气条件恶化,喜湿植物侵入,形成很厚的草根层。草根层蓄水能力强,加剧了地表湿润状况,土壤长期为水浸渍,出现潜育层。此时苔草属沼生植物出现并占优势。在当地水热条件下,如果植物残体分解速度大于或等于累积速度,则形成无泥炭沼泽,如果分解速度小于累积速度,则形成泥炭沼泽。在冻土地区,适合低等植物生长的地方,季节性融冻也会促成沼泽化。

森林沼泽化

针叶林地带和针阔混交林地带,因淀积层和永冻层阻碍地表水入渗使地表过湿,常引起沼泽化。另外,森林被采伐或火烧后,失去了树木巨大的吸水作用,土层过湿,甚至地面积水,喜水的沼生和湿生植物侵入,最终发育成沼泽(图1

图1 小兴安岭地区的森林沼泽化

)。

人为因素引起的沼泽化

多为壅水建筑物引起地下水位升高,使附近地表长期过湿;或耕地过量灌溉排水不良,地下水位上升;或草甸过度放牧,破坏草场,蒸发减小,表层土壤紧实,渗透能力降低,造成长期过湿,产生沼泽化。

类型

根据不同依据,有不同的沼泽分类。

(1)按泥炭沼泽的发育阶段和植物营养状况分:低位沼泽,又称富营养沼泽。这种沼泽的地表水和地下水补给丰富,泥炭灰分含量一般达18%,植物所需养分较多,莎草科植物占优势。高位沼泽,又称贫营养沼泽。受大气降水补给,植物所需养分贫乏,泥炭灰分含量不足4%,以泥炭藓等贫营养植物为主。中位沼泽,介于低位与高位沼泽之间,又称中营养沼泽。

(2)按植被类型分:以泥炭藓(Sphagnum)等藓类植物为主的藓类沼泽;以苔草、芦苇等草本植物为主的草本沼泽; 以乔木和灌木木本植物组成的木本-藓类沼泽和木本-草本-藓类沼泽。

(3)按地貌条件:首先分为山地沼泽、高原沼泽和平原沼泽,然后再分为分水岭、阶地、滩地、沟谷、湖滨和海滨等沼泽。对极地和亚极地还分出冻土沼泽、丘状沼泽和多边形沼泽等。

中国沼泽的分类是首先根据有无泥炭,把沼泽分为泥炭沼泽和潜育沼泽。第二级根据沼泽发育的地貌部位,划分为分水岭、阶地、河漫滩、湖滨和海滨沼泽等。第三级按沼泽植被特征分为草本、木本-草本、木本-草本-藓类、木本-藓类、藓类沼泽。(见彩图)

黄河滩地上的草本潜育沼泽 若尔盖宽谷中的草本泥炭沼泽 四川西北部高原木本-藓类泥炭沼泽 海南岛铺前湾内红树林沼泽

分布

世界沼泽总面积约 2682600平方公里;中国约110000平方公里(不包括海滨沼泽面积)。热带、极地、沿海、内陆、平原和山地都有沼泽发育。在干旱地区,沼泽少、规模小,主要发育在山前地下水溢出带、湖滨和河谷中。在湿润地带,沼泽在负地貌、河间地,甚至分水岭上都有发育。

中国的沼泽主要分布在大、小兴安岭,长白山地,阿尔泰山,天山坡麓,川西若尔盖地区,三江平原,一些湖泊如洞庭湖、兴凯湖、博斯腾湖等的湖滨和海滨地带。在青藏高原、云贵高原、松辽平原、黄淮海平原、长江中下游、台湾岛、海南岛等地也有零星分布。三江平原和若尔盖地区沼泽分布最集中。三江平原沼泽面积约14000平方公里,若尔盖地区沼泽面积约3000平方公里。沿海潮滩是耐盐草本海滨沼泽的主要分布区。红树林海滨沼泽仅见于福建省福鼎县以南到南海海滨,呈断续分布。(参见图)

若尔盖泥炭沼泽景观 三江平原潜育沼泽景观 青藏高原泥炭沼泽景观

剖面结构

有泥炭累积的沼泽称泥炭沼泽,无泥炭累积的称潜育沼泽。

(1)泥炭沼泽分为上下两层:上层为活动层,由植物活根和疏松的植物残体组成,潜水位变动其间,是水文现象最活跃的一层;下层叫惰性层,全部由泥炭组成,结构密实、可视为相对不透水层。泥炭层厚度一般从几十厘米到十几米不等。

(2)潜育沼泽的结构自上而下分为草根层,由交织在一起的植物根系组成,长时间充水,有时也会完全干涸;腐质泥层,是含有多量有机质的泥层,是径流活动带的下限;潜育层,是土壤长期为潜水浸渍,呈灰蓝色或青灰色,多为质地粘重的土层(图2)。

图2 图3

演化

沼泽体的发育受时空规律的制约。各地沼泽体的发育是多模式的。在寒温带,沼泽发育过程就是泥炭逐渐累积的过程,随泥炭层的逐渐加厚,表面形态、水文特征和植被类型等自然特性也发生变化。泥炭沼泽发育过程可划分为:

(1)初级阶段,低位沼泽发育,基本保持原始地貌形态,大多数表面呈凹形(图3a)。由地表径流、地下水和大气降水共同补给。水中富含矿物养分,植被以嗜营养的草本植物为主,总蒸发量较大,有时表面流和沼泽表层流共存。

(2)高级阶段,泥炭层逐渐加厚,发展成高位沼泽,完全改变了原始地貌形态,表面呈凸形(图3c),条带状垅岗和湿洼地相间分布。水源补给主要为大气降水,水中矿质含量贫乏,植物以贫营养的藓类植物为主,蒸发量较小,只有表层流。

(3)中间阶段,发育中位沼泽,它是介于高、低位沼泽之间的过渡类型(图3b)。

在其他气候带,泥炭沼泽的发育过程并非必然经历这三个阶段。潜育沼泽研究较少,尚未提出发育模式。但植被演替,能显示潜育沼泽水分的增减趋势。水分增加时,沼泽植被向水生植被演化,沼泽疏干时则向草甸、灌丛方向演替。

水文特点

(1)沼泽水的存在形式大都以重力水、毛细管水、薄膜水等(见土壤水)形式存在于泥炭和草根层中。当潜水出露地面,成为地表积水或汇成小河、小湖,常年积水、季节积水和临时积水,水深不大。沼泽发育初期,平坦的低地,片状积水深度小于50厘米。有草丘时,水积于丘间洼地。当沼泽发展到后期有隆起的藓丘时,降水补给形成的水流自丘顶向四周流动,汇集于洼地。

(2)沼泽水的运动。沼泽径流中除部分沼泽在个别时段有表面流以外,大都是孔隙介质中侧向渗透的沼泽表层流。表层流的大小和变化,与沼泽垂直剖面的结构、潜水位高低有关。

(3)沼泽水量平衡。蒸发量大,径流量小是沼泽水量平衡的重要特点。在多年变化中,前者变化小,后者相对大。沼泽蒸发量的大小与沼泽类型有关。高位沼泽的蒸发量与所在地区陆地正常蒸发量大体相当。潜育沼泽和低位沼泽的蒸发量较大,比所在地区陆地蒸发量大。沼泽蒸发取决于气候条件,也与沼泽蓄水多少有关。当沼泽蓄水较多时,蒸发量与辐射平衡值呈密切正相关,在夏季当沼泽前期蓄水量基本耗尽时,沼泽蒸发与降水量也呈密切正相关。

(4)沼泽的温度、冻结和解冻。表面有积水或表层饱和水的沼泽,其表面温度及日变幅都小于矿质土的。地表无积水而近于干燥的泥炭沼泽和干涸的潜育沼泽则相反,晴朗天气条件下,沼泽表面温度和昼夜温度日变幅都比矿质土壤温度高,变幅大。沼泽温度日变化波及的深度除海滨沼泽外,不管表面有无积水,都很小。高纬地区的沼泽有冻结现象,当潜水位到达沼泽表面时,冻结过程开始较晚,冻结慢,深度小。当表层的有机物质近于干燥时,冷却快,冻结早,但下层冻结很迟缓,冻结深度也小。同理,春天解冻迟,化透时间晚。如中国的三江平原,7月间正值盛夏,沼泽表面温度可高于20°C,但有的沼泽表面以下仍有冻层存在。

(5)沼泽水水质特征。沼泽水富含有机质和悬浮物,生物化学作用强烈。水体浑浊,呈黄褐色。因有机酸和铁锰含量较高,沼泽水面常浮现红色。沼泽水矿化度较低,除干旱地区的盐沼和海滨沼泽外,一般不超过 500毫克/升,水的硬度很低,pH值 3.5~7.5,呈酸性和中性反应,弱酸性反应多。腐植酸的含量从每升几毫克到每升上百毫克。

资源利用

沼泽孳生蚊子,是疟疾和黄热病等的病源地,但沼泽有许多资源,在生态中起良好的作用。沼泽有水资源,世界上的沼泽水总储量约11470立方公里,占世界淡水总储量的0.03%,占世界水总储量的0.0008%。沼泽生长纤维植物,药用植物和蜜源植物等。芦苇是造纸的重要原料。泥炭藓(Sphagnum)在第一次世界大战时,因用作伤口敷剂而驰名。沼泽蕴藏大量泥炭,开采后可以直接用于农田改土或做成堆肥、厩肥和腐植酸肥料等。从泥炭中还可以制取许多产品,用于工业、建筑业、医药卫生等。泥炭是重要的能源,可作燃料发电(图4

图4 正在开采中的泥炭地

)。沼泽疏干后可垦为农田,辟作林业用地和牧场。沼泽是禽类栖息的场所。有的国家把沼泽作为旅游地。沼泽还有净化环境,调节径流,湿润气候的作用。世界上有些国家建立了一些沼泽自然保护区。

参考文章