沼泽 :低洼积水、杂草丛生的大片泥淖区

沼泽(英文命名:swamps、bog或marsh)指土壤常为水所饱和,表层生长着沼生和湿生植物,下层有潜育层或存在着泥炭化和腐殖质化过程的地段。广义的沼泽泛指一切湿地;狭义的沼泽则强调泥炭的大量存在。

沼泽的形成主要是由于在江河湖海的边缘地带,泥沙大量堆积,一些微生物对丛生的水草进行分解,逐渐形成了沼泽;此外,一些森林和草原地区,地势平缓,地面过于潮湿,有大量微生物繁殖腐烂,不断循环便形成了沼泽。按照发育过程,沼泽可以分为低位沼泽、中位沼泽、高位沼泽;按照泥炭积累,沼泽可以分为潜育沼泽和泥炭沼泽;按照形成过程,沼泽可以分为海滨沼泽、湖泊沼泽和陆地沼泽。沼泽形成以后,井非维持原状固定不变,而是循着一定规律在演变。但由于沼泽类型的不同,主要是盐沼和泥炭沼泽的不同,其演变过程井不一致。沼泽(特别是泥炭沼泽)具有明显的生态特征,一般有以下几种表现:泥炭沼泽是巨大的生物蓄水库;沼泽水具有过渡水体的特点;沼泽土壤中有机质大量聚积;沼泽植物丛生,具有特殊的生态特点;沼泽表面具有多种微地貌形态,最常见的是团块状草丘(塔头)、块或垅网状草丘等。

沼泽的分布受地域分异规律制约,主要分布在北半球,尤其是气候冷湿、有冻土层存在的欧亚与北美大陆的寒带温带地区。世界沼泽面积约268.3万平方千米,中国的沼泽面积11万平方千米,三江平原、大小兴安岭和长白山沼泽最多,青藏高原次之,余为零散分布。世界上最大的沼泽地是巴西的潘塔纳尔沼泽地。

沼泽是湿地的重要组成类型,具有调节气候、涵养水源、调节径流、维护生物多样性、维持生态平衡以及降解污染物等众多生态功能。同时沼泽中的泥炭,含有大量的植物孢子和花粉,对研究古气候与古植被的形成与演变、古地理的发展规律方面,具有科学研究价值。沼泽中有许多动植物资源可以利用,如芦苇是造纸原料和人造纤维的原料。沼泽中的泥炭可以作为燃料,也可以作为花卉种植的土壤,沼泽还可以发展旅游,所以其经济价值也比较高。

命名

“沼”的本义为水池,积水的洼地。而光润为“泽”之本义,引申为凡光泽、润泽、滑泽之称,“泽”与草类名词连用最多,有“薮泽”、“草泽”。沼泽为水草茂密的泥泞地带,在古代,沼泽也泛指沮泽,且沮泽的用法较为常见,一直沿用至清。在 19 世纪之前汉语中并没有“沼泽” 一词。据所掌握资料,“沼泽”一词最早出现在清末陈忠倚辑《皇朝经世文三编》。颜惠庆《英华大辞典》(1908)中也出现了“沼泽”,且不止一次。名词 swamp 的汉语释义为“水淀,沼泽,隰田,低湿之地”,quagmire 的汉语释义词语有“沼泽”、“沮泽”。各国文献中沼泽命名的含义不尽相同,俄语中“SOЛOTO”一词指泥炭层达到30厘米以上(未硫干状态)的湿地。英语中则存在几个名词分指不同类型的沼泽,“bog”一词常指富有泥炭的贫养泥炭沼泽,因泥炭和积水均呈酸性,故又常译为“酸沼”。“洼地”和“swamps”则常指矿质土壤的湿地,“marsh”以草本植物为主,“swamps”以木本植物为主。日本统称为“湿原”,把有泥炭的特称“泥炭地”。

定义

由于沼泽的成因和类型随自然条件不同而有很大差异,不同的学者赋予沼泽的定义不尽相同。有的认为,沼泽是地表经常过湿的地段,沼泽中可能有泥炭,也可能无泥炭。有的认为,沼泽中必须有泥炭的积累。有的认为,沼泽必须有一定厚度的泥炭层。由于各国学者从不同的学科、不同的角度去理解这一自然客体,因此,赋予沼泽各种不同的定义,但其实质是相同的,即水陆过渡性质的自然综合体:地表常年过湿或有薄层积水;生长沼生、湿生(或盐碱)植物;土壤有泥炭积累或明显的潜育层。

性质

沼泽地区一般气候潮湿,地势低平,排水不良,蒸发量小于降水量,土壤透水性差,地表积水多,地下水位高,生长喜水植物。它具有三个基本特征:地表经常过湿或有薄层积水;生长沼生或湿生植物;有泥炭积累或有草根层和腐殖层,均有明显的潜育层。沼泽的地形气候特点是水草繁盛,潮湿、多雾、较为平坦低洼且缺乏氧气,常常会有大面积的雨林和河流系统。

沼泽水大都以重力水、毛管水、薄膜水等形式存在于泥炭和草根层中,富含有机质和悬浮物,生物化学作用强烈。沼泽的水文网状况与沼泽类型及发育阶段有关。由灰脉薹草乌拉草等密丛型沼泽植物所组成的沼泽,发育有团块状草丘,这些草丘的高度为20到70厘米,直径20到30厘米,没有明显的排列规律,沼泽积水存在于丘间洼地之中,干季水流停滞或积水消失,汛期可产生丘间水流,水文网形态为网络状。其余类型的沼泽,如毛苔革、漂筏苔草、芦苇沼泽等,无草丘,表面平坦,为片状薄层积水。沼泽的地表积水与沼泽地区的河流、小溪、湖泊等水体经常联系组合在一起,从而构成多种多样的水文网体系,如片状、网络状水体—线形洼地湖泊,片状、网络状水体—线形洼地河流,片状、网络状水体—湖泊,片状、网络状水体—河流。

沼泽的生态特征有以下几点:泥炭沼泽是巨大的生物蓄水库。泥炭能保持大量的水分,经常含有89%~94%的水;沼泽水的渗流呈层流状态,服从达西定律。中国若尔盖县高原(属高寒地区)上的草本泥炭沼泽,沼泽水的矿化度100~500毫克/升,pH值6.2~7.5,二氧化碳含量最高可达700毫克/升,主要为重碳酸钙镁型和重碳酸钙钠型,也有重碳酸钙和重碳酸氯钙型的;沼泽土壤中有机质大量聚积。泥炭土和泥炭沼泽土有机质含量在50%~90%。无泥炭的沼泽土仅为10%~20%;沼泽植物丛生,以芽蘖方式密丛生长;沼泽表面具有多种微地貌形态,最常见的是团块状草丘(塔头)、垅块或垅网状草丘等。

形成原因

沼泽的形成发育是极其复杂的,可以说是自然地理环境因素综合作用的产物,形成的实质是地表有机物质的泥炭化过程。而沼泽的形成与地表过湿或积水又有直接关系,长期过湿的形成原因有很多种,大致可分为水体沼泽化及陆地沼泽化两大类。前者可分为海滨沼泽化、湖泊沼泽化及河流、小溪沼泽化三种情况;而后者根据植被可分为森林沼泽化、草甸沼泽化,根据位置可分为分水岭沼泽化、洼地沼泽化、灌地沼泽化、坡地沼泽化及永冻地带沼泽化等六种情况。

沼泽的形成因素包括有气候、地质地貌、水文、植被、土壤等,同时,人类的经济活动对沼泽的形成也具有一定的影响。气候是沼泽形成的基础,在一般规律下,空气湿度大,气温和下垫面温度低,蒸发弱的条件利于沼泽的形成和发育;地质地貌对沼泽形成发育的影响主要体现在沼泽空间场所、地表形态的影响。在地质构造上,大断裂带之间或两组断裂带之间往往有利于沼泽的形成和发育。因为断裂系之间容易发育成断陷盆地,在盆地内多发育沉积平原,在有利的新构造运动的配合下,容易形成汇水条件,从而发育沼泽。在地貌上,平坦低洼的负地貌总比正地貌更有利于沼泽发育,因为它有利于水的聚集,不利于水的排泄;水文因素对沼泽的形成和发育的影响主要体现在对沼泽地水量补给的多少。大多数沼泽以地表径流补给为主,河川径流对沼泽形成和发育的影响是非常明显的,年径流高的区域较有利于沼泽发育,年径流低的区域沼泽发育受到限制。径流的季节分配对沼泽的形成和发育也有一些影响。年内的径流分配均匀,尤其是生长季的径流量变化不大,那么就利于地表保持长期过湿或积水,就能够使沼泽发育持续进行;沼泽植物能通过增大地表糙度、阻碍水分水平运移来加剧地表湿润程度,更有利于沼泽的发育。除此之外,人类改造自然的很多活动都在不同程度上具有诱发沼泽化的可能,最常见的是森林采伐迹地沼泽化、森林火灾迹地沼泽化,水库及水利设施沼泽化。

分类

发育过程分类

低位沼泽

处在沼泽发育初级阶段的沼泽叫“低位沼泽”,根据沼泽的营养状况特点也称为富营养沼泽,也被称为“草甸沼泽”或“杂草沼泽”。这类沼泽的特点是:沼泽形成的时间不长,泥炭积累不多,地面低洼,沼泽地面呈浅碟形;水源补给以地表水和地下水为主,水量丰富;植物生长所需的矿物质营养丰富,生长着莎草科真藓、芦苇等喜湿性的富营养植物。低位沼泽大多分布在河谷、湖滨和泉旁。泥炭层较薄,养料丰富,开采后可作有机肥料,排水后可成为良好的农田。东北地区三江平原的大片沼泽就是低位沼泽。

高位沼泽

高位沼泽是处在沼泽发育高级阶段,也是沼泽发育的贫营养阶段,故又称贫营养沼泽。高位沼泽的特点是:随着沼泽的不断发育,泥炭积累更多,泥炭层厚度较大,当泥炭层厚度达到开采价值或超过0.5米时,特称为泥炭沼泽。沼泽边缘的泥炭分解速度比中心部位快,沼泽表面便呈现四周低中间凸起的形状,由于沼泽地表形态变化,富含矿物质养分的地表径流和地下水不能补给沼泽,主要依靠缺乏养分的大气降水补给,纯灰分含量一般小于5%,pH值为3.0~4.5,呈强酸性,矿物质主要来源于大气灰尘和鸟兽粪便,无机盐类很少。沼泽内生长贫营养植物,其中水苔(Sphagnum)占绝对优势,并形成藓丘。

高位沼泽由于高位沼泽发育条件苛刻,只适宜在冷湿或温湿的贫营养环境下发育,因而其分布局限性较大,大多分布在亚寒带与温带地区。其中,欧亚大陆西岸的欧洲平原和西西伯利亚地区平原发育最好。西西伯利亚平原的泰加林(针叶林)森林地带,是世界上沼泽面积最大的地区,高位沼泽也是发育最旺盛规模最大的地带,瓦修干区是其中最大的高位沼泽区。我国大兴安岭小兴安岭局部地区的沼泽和四川若尔盖县沼泽属于高位沼泽。

中位沼泽

处在沼泽发育过渡阶段的沼泽叫“中位沼泽”,是沼泽从低位向高位转化的阶段,故又称为过渡型沼泽。根据沼泽的营养状况特点也称为中营养沼泽。这类沼泽的特点是:随着沼泽的进一步发育,泥炭积累增多,泥炭层厚度增大,泥炭层较富营养沼泽增厚,沼泽表面趋向平坦;随着沼泽表面逐渐增高,水分运动状况也发生了变化,地表水和地下水补给逐渐减少,水源补给逐渐转化为以大气降水为主。营养状况中等,纯灰分含量为5%~7%,pH值为4.5~5.5,呈酸性;沼泽上生长着以中养分植物为主的植物,比如苔草灌木丛等,有水苔存在。中位沼泽含有一定养料,排水后可作为农田。在我国,大兴安岭小兴安岭和长白山局部地区分布有这种沼泽。

形成过程分类

海滨沼泽

海滨沼泽主要位于潮上带,亦可分布在潮间带或者潮下带。其形成过程,首先为地质过程,即机械搬运与堆积的过程。江河自上游挟带大量泥沙至河口段及口外海滨分别沉淀,随着沉淀过程的继续,沉积层逐渐加高坟厚,露出海面而成为陆地。随后受雨水淋浴作用,使沉积表层的盐分逐渐减少,有利于耐盐微生物的发育。经低等微生物的活动,逐渐过渡到生草的阶段。在沼泽形成过程中,由于海潮倒灌或河流泛滥的影响,常常引起生草过程的中断,在老的生草层上,形成新的泛滥沉积层。在一定条件下,又重新开始生草过程,而发育成为具有埋藏黑土底的盐沼泽。

湖泊沼泽

大多数湖泊可因机械沉积作用和生物沉积作用而逐渐淤积,潮湿气候区湖泊中的植物带往往呈同心圆状分布;湖滨生长陆生植物,湖岸浅水区生长浅水植物,湖水较深处生长较深水植物,湖心生长漂浮植物。植物死亡后的遗骸都堆积在湖底,使湖泊逐渐淤浅。湖泊淤积和湖水变浅之后,沉积物首先在入湖口处形成三角洲,并逐渐向湖心扩大,从而使湖底填高,水体变浅,植物继续发展和生长,湖泊缩小,植物带逐渐从湖边向湖心移动,直至变为沼泽。

陆地沼泽

陆地沼泽包括有森林沼泽、草甸沼泽,根据位置可分为洼地沼泽、灌地沼泽、坡地沼泽等,主要是潮湿、生物以及泥炭积累的过程。不论森林与草甸、分水岭与坡地及永冻地带,或由于森林密、蒸发少、林下枯枝落叶层拦截了部分降水,或由于分水岭地形平坦、河网稀少、土壤母质细密不利于排水,或由于地下水在坡地上露头,泉口以下的地面长期有水流通过,或由于大气降水或河流泛滥的水分,停滞在平原洼地表层或土壤表面,或由于冬季冻结的土壤,在夏季仅有表层解冻,表层以下仍为不透水的冻结层等等原因,造成地表长期处于过度潮湿状态。

之后由于植物的发展,又加强了这些地区的湿润状态。先是嗜养分的植被,如疏丛禾本科,接着由于土壤营养状况的恶化,这些植物便趋于衰亡,而让位给少养分的植被,如密丛禾本科植物和一些莎草、水藓植物,它们能够在士壤表面不通气、营养条件恶劣的情况下进行生活,有强烈的蓄水能力。因此,反过来又加重了过湿地区的湿润。

土壤过湿会使土壤含气量减少,土壤空气与大气交换困难,因而造成土壤中的空气量及土壤水中的含氧量显著下降,于是土壤中有机残物的分解过程减缓,如有机残物的增长速度大于分解的速度,则以分解不完全的泥炭状态堆积下来。当泥炭积累后,后一代的水藓在泥炭上继续向上生长,继续积累成为泥炭,而形成了泥炭沼泽。

泥炭积累分类

泥炭沼泽

泥炭沼泽指土壤剖面发育有泥炭层的沼泽,其主要特征是有泥炭的形成与积累。泥炭是一种特殊的有机沉积物,大多数为未成岩或半成岩(埋藏泥炭)的第四纪松散地层。潮湿的气候,平坦或起伏和缓的地形,排水不畅的水文状况,繁茂的植被,以及稳定而持久的或缓慢下沉的构造条件等诸因素的相互配合,是造成有利于泥炭聚积的自然条件。因其形成环境与发育程度不同,泥炭积累的厚度与类型也不同。根据泥炭沼泽的发育阶段又将其分为低位泥炭沼泽、中位泥炭沼泽和高位泥炭沼泽,再依沼泽植物的组成分成5个亚类:草本泥炭沼泽;草木本泥炭沼泽;草木藓泥炭沼泽;木藓泥炭沼泽;藓类泥炭沼泽。泥炭沼泽的地表水一般处于停滞状态,并构成各种类型的水文网。积水一般较浅,丛生着湿生或沼生植物。其群落具有多样性,常见有薹草属黄花落叶松、紫桦、杜香水苔群落。

潜育沼泽

潜育沼泽是指地表长期过湿或有薄层积水,无泥炭积累,有机质含量较低的沼泽。其主要特征是地表长期过湿或有浅层积水、土层严重潜育化、无泥炭积累、有机质含量含量一般在10%左右。潜育沼泽根据其植物的组成分成两个亚类:草本潜育沼泽和草木本潜育沼泽。潜育沼泽由于地势低洼、排水不良,地表常有粘土或亚粘土层,透水性极差。地下水位常接近地表或露出地表,形成大面积的地表积水。潜育沼泽的植被以草本植物群落为主,常见的有芦苇、苔草香蒲水葱等群落。

分布

据统计,全世界沼泽(按泥炭层30厘米计算)面积约500万平方千米,占陆地总面积的3.35%。沼泽在世界上的分布情况是北半球多于南半球,而且多分布在北半球的欧亚大陆和北美洲寒带森林、森林冻原地带以及温带森林草原地带;南半球沼泽面积小,主要分布在热带和部分温带地区。而沼泽中比较重要的泥炭沼泽主要分布在两个全球性地带上,即泰加林——苔原地带和赤道雨林地带。在这两个地带中,泥炭沼泽不仅分布广,而且发育得比较完整,代表类型是高位泥炭沼泽。潜育沼泽主要分布在平原、滨海及内陆干旱地区。

中国沼泽面积约11万平方千米(不包括海滨沼泽面积),其中泥炭沼泽占4.6万平方千米,潜育沼泽6.5万平方千米。其主要分布在大兴安岭小兴安岭,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。三江平原和若尔盖县地区沼泽分布最集中。三江平原沼泽面积约14000平方千米,若尔盖地区沼泽面积约3400平方千米。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市以南到南海海滨,呈断续分布。其中比较重要的泥炭沼泽主要分布在东北地区的寒温带和温带湿润地区,其次是青藏高原、新疆等高山高原地区。潜育沼泽在我国东部平原和滨海地区较多,蒙新内陆干旱地区较少。

沼泽代表

潘塔纳尔沼泽地

潘塔纳尔(Pantanal)沼泽地是世界上最大的湿地。它位于巴西马托格罗索州的南部地区,面积达25万平方千米。沼泽地内分布着大量河流、湖泊和平原。其中的湿地、草原、亚马逊平原大西洋森林都是南美具有代表性的生态系统。潘塔纳尔沼泽地除了丰富的植物资源外,沼泽地内还栖息着650种鸟类,230种鱼类,95种哺乳纲和167种爬行纲,以及35种两栖动物。 [由于潘塔纳尔沼泽地自然条件特殊,生物种类繁多,2000年11月,它被联合国教科文组织列为世界生物圈保护区,同年又被联合国教科文组织列入人类自然遗产名单。

佛罗里达大沼泽地

大沼泽地位于美国佛罗里州南部的亚热带克拉莎草沼泽地区,是一片长约160千米、宽达80千米到120千米的沼泽区。土著美洲人称大沼泽地为帕里奥基(即草河之意),水从奥基乔比湖向南缓慢地流过大沼泽地,进入佛罗里达湾。大沼泽地亦译埃弗格莱兹。沼泽地向东延伸到包括迈阿密都会区在内的狭窄沙洲附近,向西与大赛普里斯沼泽汇流。它的海岸地带生长着茂密的红树林,为水陆生物提供了重要的栖息地。大沼泽地国家公园于1934年获准建设,但由于购地的困难直到1947年才建成。联合国教科文组织于1976年将该地(与德赖托图格斯国家公园一起)定为生物圈保护地,1979年列入世界遗产保护区。

若尔盖沼泽

“若尔盖沼泽”是位于青藏高原青藏高原上的沼泽湿地,是中国最大的泥炭沼泽分布区。其具体位于中国的四川省西部阿坝藏族羌族自治州的若尔盖高原中,平均海拔在3300米至3600米之间,也被称为“松潘高原”。若尔盖高原地区的气候属于高山气候,年均温仅为0℃至2℃左右,终年低温使得这里的蒸发较小。此外,在降水量方面,这里年降水量在600毫米至700毫米左右,降水相对较多,可以理解为是一个降水较多蒸发较弱的地区,因此,容易形成沼泽。“若尔盖沼泽”是我国最大的泥炭沼泽分布区,湖底泥炭层的平均厚度约为1米左右。其分布在中国四川、青海省甘肃省三省交界处,旧称为“松潘草原”,区域内不少区域是草原和沼泽过渡地带,人畜可进入或部分可进入的沼泽草地面积约为2916平方千米,人畜不能进入的湖沼面积约为 508平方千米。

影响

碳/氮循环

碳循环

沼泽植被从大气中吸收二氧化碳,经光合作用合成为有机碳为主要组成形式的有机质和有机体,这是陆地生物与大气之间进行碳交换的重要途径之一;同时,在沼泽环境下,植物死亡后,一部分或大部分有机碳以二氧化碳形式重返大气,重新进入生物环循,而植物残骸被转化为泥炭,其中的碳元素以泥炭形式积聚起来,从而进入地质循环过程。据测定,每年在1公顷沼泽上通过植物群落的生物循环进入地质循环的碳为150千克~500千克,而它是由500千克~1800千克的二氧化碳形成的。沼泽疏干后,出露地表的泥炭层开始从地质循环向生物循环转化,泥炭转化为二氧化碳、氨、水和其他矿质化产物,亦即泥炭的有机碳转化为二氧化碳,回返大气。泥炭中的碳含量较高,但沼泽类型不同,泥炭种类也不一样;相应地泥炭含碳量也有差别。此外,在泥炭有机质含量基本相同的条件下,含碳量与分解度有关,分解度大者,含碳量高,反之则小。泥炭的含碳量,还随着地质年代而增加。据估算,含碳量增加2%~3%,需要5000年~8000年。因为碳聚积是依靠缓慢进行的次生缩合过程、脱水过程和脱羧基作用

氮循环

沼泽中氮的循环主要是泥炭中的含氮有机物质在微生物的作用下,经过复杂的生物化学过程释放出氮,但是在需氧条件下与厌氧条件下的含氮有机物质分解过程不同。需氧性细菌分解发生在干季泥炭的表层,泥炭中含氮有机物在微生物的作用下,转化为氨。其中一部分氨返回土壤被植物利用;还有一部分又可在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下,氧化为亚硝酸硝酸盐类,被植物吸收。在沼泽地表常年积水情况下,以厌氧性细菌活动为主,兼有需氧性细菌活动,氮的转化以反硝化过程为主。反硝化细菌以亚硝酸及硝酸盐作为氧的来源,将化合态氮转化为游离态氮返回大气中,实现了氮的循环。沼泽生态系统中氮素的来源有大气中的游离态氮、降水携带的少量硝态氮和态氮,还有泥炭中的含氮有机物质,如蛋白质腐植酸、生物碱等。而大气中的游离态氮,不能被植物直接吸收,要经过固氮细菌的固氮作用,才能被植物吸收。沼泽植物桤木根部的束状大根瘤中,生活有共生的放射菌,它们能固定大气中的氮,故木沼泽中,氮的含量较多。 

土壤影响

沼泽土壤类型多样,但主要包括沼泽土、泥炭土两大类,这是经常处于多水或过湿环境和生长喜湿性沼生植物的条件下形成的一类水成土壤。

泥炭土是指在某些河湖沉积低平原及山间谷地中,由于长期积水,水生植被茂密,在缺氧情况下,大量分解不充分的植物残体积累并形成泥炭层的土壤。该土壤的自然植被为漂筏薹草柔叶薹草、落叶松—细叶杜香水苔、落叶松—偃松—泥炭藓、泥炭藓、藏嵩草—木里薹草沼泽植物群落。主要成土过程为泥炭化过程和潜育化过程,而目泥炭化过程很强烈,泥炭层和潜育层之间多为腐泥层和腐殖质过渡层。有机质含量高,可达45%~70%。氮含量依泥炭土发育的阶段有差异,贫营养沼泽发育的泥炭土氮、磷、钾含量低,富营养沼泽下发育的泥炭土,氮丰富,磷、钾含量较低。

沼泽土可分为腐殖质沼泽土、淤泥沼泽土、泥炭沼泽土以及草甸沼泽土等,多分布在排水不畅的平原洼地,湖沼边缘、江河滞洪洼地以及山间沟谷,土体上部含大量有机质或泥炭,下部为潜育层,中间有的具锈色过渡层,是有机质积累及还原作用强烈的土壤。母质主要为河湖沉积物,质地较黏,温暖季节植被生长繁茂,冬季寒冷,有机质分解程度低,表层为黑色的腐泥层或泥炭,有机质含量高达10%~25%。土壤多呈微酸性至中性反应,干旱区为碱性,重点改良措施是排除积水,加速土壤有机质分解。

生态影响

植物

沼泽里的植物茂盛,一般是挺水植物偏多,纬度较低的地区沼泽草比较高,纬度较高的地区沼泽草较低,甚至很大部分是青苔。荷花、莲花也是沼泽湿地的常见植物,它们就属于挺水植物。一些喜湿和耐涝的树种会在沼泽里长得很大,一个明显特征是它们的根基往往很粗。沼泽中的植物,根据沼泽水和泥炭的营养状况的不同,可分为富养植物和贫养植物。在以地下水补给为主的营养较丰富、灰分含量较高的条件下生长的植物,称为富养植物,如芦苇、苔草桤木落羽杉等;在以大气降水补给为主的营养贫乏、灰分含量较少的条件下生长的植物,称为贫养植物,贫养植物对恶劣环境具有特殊的适应性:有的植物顶端具有不断生长的能力,如水苔桧叶金发藓,有的植物具有生长不定根的能力,如圆叶茅膏菜,因此它们能从沼泽表面吸收养料和水分。有的沼泽植物具有旱生结构,如叶片常绿,革质,有绒毛等,这样可以防止水分过分蒸腾,也是对强酸性基质的适应。沼泽中还有营动物性营养的捕虫植物,利用叶片上的腺体,消化动物的蛋白质,以弥补营养不足。沼泽身处不同的地理位置,其中所见到的植物也不一样。在温带淡水边可以见到芦苇类、野慈姑、柳、赤杨等。在热带则可见到杯芋属等。在海边的湿地除芦苇、盐角草(Salicorniaherbacea)、紫菀(紫菀属 tripolium)等外,还有木本植物的红树类。

动物

不同类型的沼泽栖居着不同的动物。草本沼泽,通常动物较多,如耗子麝鼠,土壤中有寡毛类、蛛蜘和线虫。线虫在嫌气条件下从植物的通气组织获得氧气,甚至在无氧条件下也能生存。木本沼泽的动物主要是鸟类和过境的哺乳纲,如熊、、狼等。富养沼泽,尤其是湖滨附近的沼泽,动物种类丰富,有哺乳类、鸟类、爬行纲两栖动物、鱼类和无脊椎动物昆虫等。哺乳类以水獭亚科水田鼠喜马拉雅水麝鼩为代表。鸟类最多,有多种鹬类、涉鸟纲的鹤和鹭、游禽类的鸭和雁、猛禽类的沼泽鹄等。两栖类有蟾蜍和青蛙。爬行类有蛇。还有多种鱼类。在水中有双翅类的美国白灯蛾等。森林沼泽的土壤动物有寡毛类、双翅类的幼虫以及线虫等。泥炭藓沼泽无掩体,土壤呈强酸性,营养贫乏,故动物少,但可见到无脊椎动物的弹尾类、蜘蛛和蜱螨等。

沼泽生态系统

沼泽生态系统,是以木本和草本植物群落为主,蕴藏大量水分和气体而构成的低湿、泥泞、海绵胶状陆地植被自然生态系统,是客观的自然复合体(综合体),是陆地自然生态系统的组成部分。其具有以下几个特征,联片或间段性分布,但不呈地带性分布;地表没有积水;以莎草科、禾本料、菊科植物种群为主,伴生以乔木、灌木、苔鲜、地衣藻类种群;土壤松软呈低湿泥泞、海绵胶状结构;土壤矿质元素丰富,肥力较高;经济动物以两栖类、爬行纲、水禽等种群较多,哺乳纲较少;土壤层深厚,一般为1米到3米之间;地下水位季节变化较大,自然生产力比较丰富。沼泽生态系统提供了复杂且完备的动植物群落,它对于保护物种、维持生物多样性具有难以替代的生态价值。

开发与保护

资源的开发

水资源

沼泽的水资源具有多种赋存形式,主要为沼泽地表积水、沼泽河流水和沼泽湖泊水,此外沼泽的草根层和泥炭层中也含有大量水分,特别是泥炭层有很强的持水性,如芦苇或苔草泥炭层的一般持水量可达400%到600%,藓类泥炭层的持水量还能更高。另外在沼泽的下垫面之下,往往也赋存着丰富的地下水资源。沼泽水能为农业和畜牧业的发展提供水源。同时,沼泽水的蒸发和蒸腾可以增加大气湿度、调节降雨,湿润当地小气候。此外,沼泽还是一个巨大的生物贮水库,具有蓄水、调节河川径流的功能。雨季时,沼泽产流少,能容纳一些河川径流,既能延迟河川径流的汇水时间,又能削弱河水洪峰。旱季时,沼泽内的水又可以源源不断地补给河流,从而起到调节河川径流的作用。

土壤资源

绝大多数的沼泽土地,都具有地势平坦、土层深厚、土壤潜在肥力高(有机质含量较高)、水源充足的特点,因此,可供人类利用。但由于沼泽土壤营养成分大多呈有机态,植物不能直接吸收,需经排水翻耕,促进分解才能变成植物吸收的养分。因此沼泽地需要改造,才能变为肥沃的土地。实践证明,绝大多数沼泽地一经排水改造,可改造为农田、水产养殖场、牧场和宜林地。

泥炭资源

泥炭是沼泽特有的有机矿产资源,能在能源、工业、农业、牧业、环境保护以及医药卫生等方面有着广阔的用途和开发前景。首先,泥炭富含有机质和腐植酸以及多种营养成分,并具有较大的持水与吸水性能和代换性能,因此在农业方面用途广泛,主要用于制作各种腐殖酸肥料及腐殖酸杀虫剂和除草剂、改土肥田等;在畜牧方面多用于作饲料添加剂、饲料发酵剂等。其次,泥炭含有较多的纤维素半纤维素,在工业上多用于建筑材料的生产和制作,如泥炭纤维板、隔音板、耐水耐热材料板等。中国的泥炭含有较多的有机质,具有良好的可燃性。因此是工业和民用重要的能源,同时也可利用泥炭生物气化生产甲烷,既可用做燃料又可积肥。最后,泥炭含有多种元素组分,泥炭的植物残体由于细菌、真菌的活动可产生多种抗生素、维生素类固醇、光激素、氨基酸、糖类等,因此在化工、医药、卫生、治疗疾病方面用途广泛。在化工方面主要制取甲醇乙醇多元醇乙二醇乙酸草酸丙酮、活性炭、泥炭蜡和加工钻井泥浆调整剂、酿酒发酵剂等;在医药卫生方面,主要用于提取各处维生素、抗生素、氨基酸、类激素、类固醇、葡萄糖、生物碱、纤维素、硫胺素、维生素B2等。此外,泥炭还具有较强的离子交换性能和吸附性能,是一种廉价的净化材料,在环境保护防止污染方面有很大作用。

动植物资源

沼泽作为物种基因库,不仅蕴藏着五彩缤纷的植物群落,而且也是多种珍禽奇兽栖息、繁衍的良好场所。我国沼泽纤维植物种类多,分布广,主要以芦苇、获、大叶章、小叶章以及多种苔草维管植物为主。它们都是提取纤维、造纸和编织的好原料。除了纤维植物外,沼泽中的药用植物、可食用植物(主要是浆果类)和香料植物也有很多,而且用途广泛。如芦根香蒲、菖蒲、泥炭藓等中药材能用于医疗或人体保健,如越桔(俗称北方红豆)、笃斯越橘、红莓苔子等浆果能直接生食或用于酿酒,如薄荷、杜香等香料植物能用于提取薄荷脑芳香油。中国沼泽区还有各种珍禽水鸟160多种,各种鱼类82种,代表的鸟类有鹤、鹳、天鹅、鹭、雁。此外,还有一些特有的哺乳纲,如麝鼠(水老鼠),是栖息在沼泽区的特有动物,由于毛皮质量好,是一种珍贵的毛皮兽

旅游及其他资源

沼泽是陆地与水体之间长期相互作用的产物,是地质、地貌、气象、水文、土壤及生物等相互作用的自然综合体。因此它孕育着多种多样的旅游资源,同时还是科学研究的天然实验基地。沼泽景物多样,具有发展旅游事业的景物条件。 我国沼泽区不仅具有生态系统的完整性,而且具有多样性和天然性的特点,对研究其生态系统动态本化,趋势、物种数量和质量的本化、分布规律以及保护,繁衍珍稀濒危物种等都是理想的天然实验基地。

沼泽的保护

近年来,随着人类的大规模开发活动,沼泽面临许多问题,因开垦与围垦导致沼泽的大面积丧失,水资源的不合理利用与污染导致沼泽的萎缩和退化,以及沼泽植物群落的退化性演替和生物多样性受损。因此,1971年2月2日来自18个国家的代表在伊朗拉姆萨尔共同签署了《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》(简称《湿地公约》,又称《拉姆萨尔公约》)。1996年10月公约第19届常委会决定将每年2月2日定为“世界湿地日”。2002年6月,联合国开发计划署启动了湿地生态系统和热带泥炭沼泽森林恢复项目,这个项目的目标是持续5年,试图汇集世界各国政府和各种非政府组织共同努力恢复泥炭沼泽。2002年11月,国际泥炭地和国际沼泽保护组织发布了关于“明智地使用泥炭和泥炭地背景和原则报告”,对于可持续利用和保护泥炭地的决策框架和指导方针做出明确阐述。在2008年6月,国际泥炭地和国际沼泽保护组织出版了《泥炭地和气候变化》一书,综合了以前研究工作的相关知识。2010年,这个组织又发布了“负责任的泥炭地管理战略”报告,以便帮助世界各国在全球范围内对泥炭地管理、利用进行科学决策。2021年12月24日,十三届全国人大常委会第三十二次会议表决通过《中华人民共和国湿地保护法》,自2022年6月1日起施行。

相关文化

《中国沼泽志》

《中国沼泽志》由中科院长春地理研究所的学者完成,1999年于北京由科学出版社出版。该书是在全国沼泽综合考察基础上,结合沼泽专题研究成果和文献编写的。全书分两篇,第一篇是中国沼泽总论,按学科的研究内容,分章论述了沼泽形成的环境因素、沼泽形成与发育模式、沼泽的类型与分布、沼泽的特征、沼泽生态系统、沼泽资源、利用与保护等。第二篇是中国沼泽分论,依次按东北、华北、华东、中南、西北和西南六个地区,记述了396处沼泽的位置、面积、类型、地质地貌、气候、水文、土壤、生物资源以及合理利用现状与保护措施等。新版《中国沼泽志》是在第一版的基础上,结合国家科技基础性工作专项“中国沼泽湿地资源及其主要生态环境效益综合调查”项目成果,总结凝练了近年来国内外沼泽学研究领域的最新成果完成的。

《沼泽 (La Ciénaga) 》(2001)

《沼泽》是阿根廷年轻女导演路奎西亚·马特尔执导,梅赛黛斯·莫朗主演的剧情长片。每年二月份,阿根廷西北部就会开始下起热带雨林特有的倾盆大雨,雨水把广阔的森林变成了一片人畜都无法通过的沼泽湿地,炙热的太阳晒在沼泽上,热气与雾气让这儿一片死寂。五十岁老妇人梅恰,就住在这片沼泽地的边缘,她与她的表妹塔丽在这儿经营着一座农场,她们各有四个小孩,各有一个老公,两个家庭在沼泽边挣扎着生存,但是这一年夏天,两个意外事件让她们面临了生存的挑战。电影藉由阿根廷西北部的严酷沼泽地形,来带出两个家庭在困境中挣扎求生存的经过。

《沼泽深处的女孩 (Where the Crawdads Sing) 》 (2022)

沼泽深处的女孩》(Where the Crawdads Sing)是一部由奥利维亚·纽曼执导,黛西·埃德加-琼斯泰勒·约翰·史密斯哈里斯·迪金森等主演,露西·阿里巴、迪莉娅·欧文斯担任编剧的一部爱情悬疑电影,于2022年6月26日在本顿维尔电影节上映,同年11月25日在中国大陆上映。该片改编自迪莉娅·欧文斯的小说《蝲蛄吟唱的地方》,讲述了女主角Kya(黛西·埃德加-琼斯 饰)被家人抛弃,独自一人在北卡罗来纳州一个小镇外的沼泽中独自生活,长大后她成为一名受人尊敬的作家,却被指控谋杀了前男友的故事。

重大事件

《湿地公约》发布

沼泽为湿地中的一种,为保护全球湿地以及湿地资源,1971年2月2日来自18个国家的代表在伊朗拉姆萨尔共同签署了《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》(简称《湿地公约》,又称《拉姆萨尔公约》)。《湿地公约》的宗旨是通过各成员国之间的合作加强对世界湿地资源的保护及合理利用,以实现生态系统的持续发展。1832块在生态学、植物学动物界、湖沼学或水文学方面具有独特意义的湿地被列入国际重要湿地名录,总面积约170万平方千米。截至2016年4月,公约共有169个缔约国。中国于1992年加入《湿地公约》。

美国大沼泽地生态修复

大沼泽地位于美国,现有面积10000平方千米,主要包括洛克萨哈奇国家野生动物保护区(Loxahatchee National Wildlife Refuge)、水源保护区、大柏树国家保护区(Big Cypress National Preserve)、大沼泽地国家公园(Everglades National Park)和佛罗里达湾(Florida Bay)几个部分。自19世纪以来,随着佛罗里达州人口的迅速增长,对大沼泽地的开发大幅度加剧,随之而来的负面生态影响却不断显现。自然径流变化导致自然栖息地急剧退化,大沼泽地生长了有毒的藻类,形成高浓度的有机汞。疯长的水草开始成片地取代湿地特有的植物群。农田退水中的化肥污染了大沼泽地和湖泊的水体。洪水淹没了野生动物的进食地和筑巢地。政府有关如何扭转该地区生态破坏的讨论始于1970年代初,最初在州政府层次,在1990年后提升至联邦政府层次。2000年美国国会通过大沼泽地修复综合规划,规划预算82亿美元,历时30年。这项规划要求模仿自然过程,改善大沼泽地的水文条件,修复大沼泽地生态系统。预期成果包括:改善包括大沼泽在内的南佛罗里达州超过240万英亩的生态系统(约9712平方千米);改善奥基乔比湖的健康状况;恢复基西米河自然状态;保证农业用水和满足南佛罗里达州不断增长人口的淡水供应;改善流域水质;强化地区防洪安全;维持旅游业赢利。目前,大沼泽地修复工程是美国历史上规模最大的生态修复项目。

土壤种子库理论用于沼泽湿地恢复

土壤种子库是指存在于土壤表层凋落物和土壤中全部活性种子的总和。中国基于前期沼泽湿地土壤种子库理论研究,首次提出基于种源限制的沼泽湿地植被恢复的开垦年限阈值(15年到20年),并结合植物功能群(莎草、禾草、非禾草、灌木)变化对退耕地植被自然恢复潜力进行“高—中—低”三级划分,为退化沼泽湿地植被恢复技术优化和物种选择提供科学依据。在沼泽湿地生态恢复技术研发方面,采用土壤种源中沼泽湿地物种数、优势种种子密度、湿地/非湿地物种比重三项指标,结合退耕地环境因子适宜性评估,发明了一种在大面积退耕地沼泽湿地植被恢复中选择自然恢复或人工恢复技术的判定方法,克服了目前中国大面积退耕还湿过程中沼泽湿地植被恢复措施的选择缺乏科学依据的问题。

参考资料

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沼泽湿地.读秀.2023-09-28

泥炭沼泽学若干基本概念的再认识.维普中文科技期刊.2023-10-06

世界各地沼泽的分布.挂云帆.2023-09-28

我国沼泽的基本水文特性.OSGeo中国中心.2023-09-29

中国沼泽的分布与分区.读秀.2023-09-28

沼泽.读秀.2023-09-29

沼泽的分类.读秀.2023-10-06

沼泽学.维普中文科技期刊.2023-10-06

高位沼泽.读秀.2023-10-07

中位沼泽.读秀.2023-10-07

成都生物所阐释泥炭沼泽湿地研究的“前世今生”.中国科学院.2023-10-07

浅淡沼泽生态系统.维普中文科技期刊.2023-10-06

现代沼泽的分布规律.读秀.2023-09-28

沼泽.读秀.2023-09-29

潘塔纳尔大湿地是个怎样的存在?.知乎.2023-10-11

短吻鳄之恋——大沼泽地国家公园.知乎专栏.2023-10-11

位于青藏高原的“若尔盖沼泽”,是我国最大的泥炭沼泽分布区.搜狐.2023-10-11

土壤潜育化过程.中国数字科技馆.2023-10-07

2 泥炭化作用和腐泥化作用.道客巴巴.2023-10-07

沼泽植物有何特点.读秀.2023-10-07

沼泽植物群落.读秀.2023-10-07

12种在沼泽中茁壮成长的神奇动物.搜狐.2023-10-07

沼泽地形有哪些动植物?.知乎.2023-10-07

沼泽生态系统.读秀.2023-10-07

国内沼泽学研究领域最新成果:时隔20多年,《中国沼泽志》(第二版)出版.腾讯网.2023-10-07

生物多样性观测技术导则 沼泽生态系统.生态环境部.2023-10-07

森林沼泽.中国科学院.2023-10-07

泥炭沼泽的开发与保护.读秀.2023-10-11

我国沼泽面临的主要威胁与生态问题.OSGeo中国中心.2023-10-11

保护泥炭地 关紧湿地中的碳大门.搜狐网.2023-10-11

中国沼泽志.豆瓣读书.2023-10-11

豆瓣.豆瓣电影.2023-10-11

沼泽深处的女孩 Where the Crawdads Sing (2022).豆瓣电影.2023-10-11

《湿地公约》中英文文本.国家林业和草原局 国家公园管理局.2023-10-11

国际经验丨美国大沼泽地生态修复.搜狐网.2023-10-11

东北地理所在利用土壤种子库开展沼泽湿地恢复的理论与技术研究领域取得系列进展.中国科学院.2023-10-11

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