沼澤(英文命名:swamps、bog或marsh)指土壤常為水所飽和,表層生長著沼生和濕生植物,下層有潛育層或存在著泥炭化和腐殖質化過程的地段。廣義的沼澤泛指一切濕地;狹義的沼澤則強調泥炭的大量存在。
沼澤的形成主要取決于地貌條件和水熱狀況,同時在江河湖海的邊緣地帶,泥沙堆積和微生物分解水草也會促成沼澤的形成。此外,一些森林和草原地區,地勢平緩,地面過于潮濕,有大量微生物繁殖腐爛,不斷循環便形成了沼澤。按照發育過程,沼澤可以分為低位沼澤、中位沼澤、高位沼澤;按照泥炭積累,沼澤可以分為潛育沼澤和泥炭沼澤;按照形成過程,沼澤可以分為海濱沼澤、湖泊沼澤和陸地沼澤。沼澤形成以后,井非維持原狀固定不變,而是循著一定規律在演變。但由于沼澤類型的不同,主要是鹽沼和泥炭沼澤的不同,其演變過程井不一致。沼澤(特別是泥炭沼澤)具有明顯的生態特征,一般有以下幾種表現:泥炭沼澤是巨大的生物蓄水庫;沼澤水具有過渡水體的特點;沼澤土壤中有機質大量聚積;沼澤植物叢生,具有特殊的生態特點;沼澤表面具有多種微地貌形態,最常見的是團塊狀草丘(塔頭)、垅[lǒng]塊或垅網狀草丘等。
沼澤的分布受地域分異規律制約,主要分布在北半球,尤其是氣候冷濕、有凍土層存在的歐亞與北美大陸的寒帶和溫帶地區。世界沼澤面積約268.3萬平方千米,中國的沼澤面積11萬平方千米,三江平原、大小興安嶺和長白山沼澤最多,青藏高原次之,余為零散分布。世界上最大的泥炭沼澤區在西伯利亞地區西部低地,它南北寬800公里,東西長1800公里,堆積了全球40%的泥炭。
沼澤是濕地的重要組成類型,具有調節氣候、涵養水源、調節徑流、維護生物多樣性、維持生態平衡以及降解污染物等眾多生態功能。同時沼澤中的泥炭,含有大量的植物孢子和花粉,對研究古氣候與古植被的形成與演變、古地理的發展規律方面,具有科學研究價值。因此,不能把所有沼澤都作為開發對象,它們中的一部分應得到絕對保護。沼澤中有許多動植物資源可以利用,如蘆葦是造紙原料和人造纖維的原料。沼澤中的泥炭可以作為燃料,也可以作為花卉種植的土壤,沼澤還可以發展旅游,所以其經濟價值也比較高。
命名
“沼”的本義為水池,積水的洼地。而光潤為“澤”之本義,引申為凡光澤、潤澤、滑澤之稱,“澤”與草類名詞連用最多,有“藪澤”、“草澤”。沼澤為水草茂密的泥濘地帶,在古代,沼澤也泛指沮澤,且沮澤的用法較為常見,一直沿用至清。在 19 世紀之前漢語中并沒有“沼澤”一詞。據所掌握資料,“沼澤”一詞最早出現在清末陳忠倚輯《皇朝經世文三編》。顏惠慶《英華大辭典》(1908)中也出現了“沼澤”,且不止一次。名詞 swamp 的漢語釋義為“水淀,沼澤,隰田,低濕之地”,quagmire 的漢語釋義詞語有“沼澤”、“沮澤”。各國文獻中沼澤命名的含義不盡相同,俄語中“БОЛОТО”一詞指泥炭層達到30厘米以上(未硫干狀態)的濕地。英語中則存在幾個名詞分指不同類型的沼澤,“bog”一詞常指富有泥炭的貧養泥炭沼澤,因泥炭和積水均呈酸性,故又常譯為“酸沼”。“洼地”和“swamps”則常指礦質土壤的濕地,“marsh”以草本植物為主,“swamps”以木本植物為主。日本統稱為“濕原”,把有泥炭的特稱“泥炭地”。
定義
由于沼澤的成因和類型隨自然條件不同而有很大差異,不同的學者賦予沼澤的定義不盡相同。有的認為,沼澤是地表經常過濕的地段,沼澤中可能有泥炭,也可能無泥炭。有的認為,沼澤中必須有泥炭的積累。有的認為,沼澤必須有一定厚度的泥炭層。由于各國學者從不同的學科、不同的角度去理解這一自然客體,因此,賦予沼澤各種不同的定義,但其實質是相同的,即沼澤指具有水陸過渡性質的自然綜合體,主要特征表現為:地表常年過濕或存在薄層積水;生長沼生、濕生(或鹽堿)植物;土壤存在泥炭積累或發育有明顯的潛育層。作為濕地的次級分類單位,沼澤具有獨特生態特征,處于植物生態演替過程中,是水體向陸地演替的中間階段。
性質
沼澤地區一般氣候潮濕,地勢低平,排水不良,蒸發量小于降水量,土壤透水性差,地表積水多,地下水位高,生長喜水植物。它具有三個基本特征:地表經常過濕或有薄層積水;生長沼生或濕生植物;有泥炭積累或有草根層和腐殖層,均有明顯的潛育層。沼澤的地形氣候特點是水草繁盛,潮濕、多霧、較為平坦低洼且缺乏氧氣,常常會有大面積的雨林和河流系統。
沼澤水大都以重力水、毛管水、薄膜水等形式存在于泥炭和草根層中,富含有機質和懸浮物,生物化學作用強烈。沼澤的水文網狀況與沼澤類型及發育階段有關。由灰脈薹草、烏拉草等密叢型沼澤植物所組成的沼澤,發育有團塊狀草丘,這些草丘的高度為20到70厘米,直徑20到30厘米,沒有明顯的排列規律,沼澤積水存在于丘間洼地之中,干季水流停滯或積水消失,汛期可產生丘間水流,水文網形態為網絡狀。其余類型的沼澤,如毛苔革、漂筏薹草、蘆葦沼澤等,無草丘,表面平坦,為片狀薄層積水。沼澤的地表積水與沼澤地區的河流、小溪、湖泊等水體經常聯系組合在一起,從而構成多種多樣的水文網體系,如片狀、網絡狀水體—線形洼地湖泊,片狀、網絡狀水體—線形洼地河流,片狀、網絡狀水體—湖泊,片狀、網絡狀水體—河流。
沼澤的生態特征有以下幾點:泥炭沼澤是巨大的生物蓄水庫。泥炭能保持大量的水分,經常含有89%~94%的水;沼澤水的滲流呈層流狀態,服從達西定律。中國若爾蓋縣高原(屬高寒地區)上的草本泥炭沼澤,沼澤水的礦化度100~500毫克/升,pH值6.2~7.5,二氧化碳含量最高可達700毫克/升,主要為碳酸氫鈣鎂型和重碳酸鈣鈉型,也有重碳酸鈣和重碳酸氯鈣型的;沼澤土壤中有機質大量聚積。泥炭土和泥炭沼澤土有機質含量在50%~90%。無泥炭的沼澤土僅為10%~20%;沼澤植物叢生,以芽蘗方式密叢生長,莖的通氣組織發達,這也是對氧少的適應;沼澤表面具有多種微地貌形態,最常見的是團塊狀草丘(塔頭)、垅塊或垅網狀草丘等。
形成原因
沼澤的形成發育是極其復雜的,可以說是自然地理環境因素綜合作用的產物,形成的實質是地表有機物質的泥炭化過程。土壤表層長期過濕是沼澤形成的直接原因,長期過濕的形成原因有很多種,大致可分為水體沼澤化及陸地沼澤化兩大類。前者可分為海濱沼澤化、湖泊沼澤化及河流、小溪沼澤化三種情況;而后者根據植被可分為森林沼澤化、草甸沼澤化,根據位置可分為分水嶺沼澤化、洼地沼澤化、灌地沼澤化、坡地沼澤化及永凍地帶沼澤化等六種情況。
沼澤的形成主要取決于地貌條件和水熱狀況,同時氣候、地質地貌、水文、植被、土壤等因素也起到重要作用。氣候是沼澤形成的基礎,在一般規律下,空氣濕度大,氣溫和下墊面溫度低,蒸發弱的條件利于沼澤的形成和發育;地質地貌對沼澤形成發育的影響主要體現在沼澤空間場所、地表形態的影響。在地質構造上,大斷裂帶之間或兩組斷裂帶之間往往有利于沼澤的形成和發育。因為斷裂系之間容易發育成斷陷盆地,在盆地內多發育沉積平原,在有利的新構造運動的配合下,容易形成匯水條件,從而發育沼澤。在地貌上,平坦低洼的負地貌總比正地貌更有利于沼澤發育,因為它有利于水的聚集,不利于水的排泄;水文因素對沼澤的形成和發育的影響主要體現在對沼澤地水量補給的多少。大多數沼澤以地表徑流補給為主,河川徑流對沼澤形成和發育的影響是非常明顯的,年徑流高的區域較有利于沼澤發育,年徑流低的區域沼澤發育受到限制。徑流的季節分配對沼澤的形成和發育也有一些影響。年內的徑流分配均勻,尤其是生長季的徑流量變化不大,那么就利于地表保持長期過濕或積水,就能夠使沼澤發育持續進行;沼澤植物能通過增大地表糙度、阻礙水分水平運移來加劇地表濕潤程度,更有利于沼澤的發育。除此之外,人類改造自然的很多活動都在不同程度上具有誘發沼澤化的可能,最常見的是森林采伐跡地沼澤化、森林火災跡地沼澤化,水庫及水利設施沼澤化。
分類
發育過程分類
低位沼澤
處在沼澤發育初級階段的沼澤叫“低位沼澤”,根據沼澤的營養狀況特點也稱為富營養沼澤,也被稱為“草甸沼澤”或“雜草沼澤”。這類沼澤的特點是:沼澤形成的時間不長,泥炭積累不多,地面低洼,沼澤地面呈淺碟形;水源補給以地表水和地下水為主,水量豐富;植物生長所需的礦物質營養豐富,生長著莎草科、真蘚、蘆葦等喜濕性的富營養植物。低位沼澤大多分布在河谷、湖濱和泉旁,植物主要是苔草、蘆葦、嵩草、木賊、榿木、柳、樺、落葉松、落羽杉、水松等。泥炭層較薄,養料豐富,開采后可作有機肥料,排水后可成為良好的農田。東北地區三江平原的大片沼澤就是低位沼澤。
高位沼澤
高位沼澤是處在沼澤發育高級階段,也是沼澤發育的貧營養階段,故又稱貧營養沼澤。高位沼澤的特點是:隨著沼澤的不斷發育,泥炭積累更多,泥炭層厚度較大,當泥炭層厚度達到開采價值或超過0.5米時,特稱為泥炭沼澤。沼澤邊緣的泥炭分解速度比中心部位快,沼澤表面便呈現四周低中間凸起的形狀,由于沼澤地表形態變化,富含礦物質養分的地表徑流和地下水不能補給沼澤,主要依靠缺乏養分的大氣降水補給,純灰分含量一般小于5%,pH值為3.0~4.5,呈強酸性,礦物質主要來源于大氣灰塵和鳥獸糞便,無機鹽類很少。沼澤內生長貧營養植物,其中水苔(Sphagnum)占絕對優勢,并形成蘚丘。
高位沼澤由于高位沼澤發育條件苛刻,只適宜在冷濕或溫濕的貧營養環境下發育,因而其分布局限性較大,大多分布在亞寒帶與溫帶地區。其中,歐亞大陸西岸的歐洲平原和西西伯利亞地區平原發育最好。西西伯利亞平原的泰加林(針葉林)森林地帶,是世界上沼澤面積最大的地區,高位沼澤也是發育最旺盛規模最大的地帶,瓦修干區是其中最大的高位沼澤區。我國大興安嶺、小興安嶺局部地區的沼澤和四川若爾蓋縣沼澤屬于高位沼澤。
中位沼澤
處在沼澤發育過渡階段的沼澤叫“中位沼澤”,是沼澤從低位向高位轉化的階段,故又稱為過渡型沼澤。根據沼澤的營養狀況特點也稱為中營養沼澤。這類沼澤的特點是:隨著沼澤的進一步發育,泥炭積累增多,泥炭層厚度增大,泥炭層較富營養沼澤增厚,沼澤表面趨向平坦;隨著沼澤表面逐漸增高,水分運動狀況也發生了變化,地表水和地下水補給逐漸減少,水源補給逐漸轉化為以大氣降水為主。營養狀況中等,純灰分含量為5%~7%,pH值為4.5~5.5,呈酸性;沼澤上生長著以中養分植物為主的植物,比如苔草、灌木叢等,有水苔存在。中位沼澤含有一定養料,排水后可作為農田。在我國,大興安嶺、小興安嶺和長白山局部地區分布有這種沼澤。
形成過程分類
海濱沼澤
海濱沼澤主要位于潮上帶,亦可分布在潮間帶或者潮下帶。其形成過程,首先為地質過程,即機械搬運與堆積的過程。江河自上游挾帶大量泥沙至河口段及口外海濱分別沉淀,隨著沉淀過程的繼續,沉積層逐漸加高墳厚,露出海面而成為陸地。隨后受雨水淋浴作用,使沉積表層的鹽分逐漸減少,有利于耐鹽微生物的發育。經低等微生物的活動,逐漸過渡到生草的階段。在沼澤形成過程中,由于海潮倒灌或河流泛濫的影響,常常引起生草過程的中斷,在老的生草層上,形成新的泛濫沉積層。在一定條件下,又重新開始生草過程,而發育成為具有埋藏黑土底的鹽沼澤。
湖泊沼澤
大多數湖泊可因機械沉積作用和生物沉積作用而逐漸淤積,潮濕氣候區湖泊中的植物帶往往呈同心圓狀分布;湖濱生長陸生植物,湖岸淺水區生長淺水植物,湖水較深處生長較深水植物,湖心生長漂浮植物。植物死亡后的遺骸都堆積在湖底,使湖泊逐漸淤淺。湖泊淤積和湖水變淺之后,沉積物首先在入湖口處形成三角洲,并逐漸向湖心擴大,從而使湖底填高,水體變淺,植物繼續發展和生長,湖泊縮小,植物帶逐漸從湖邊向湖心移動,直至變為沼澤。
陸地沼澤
陸地沼澤包括有森林沼澤、草甸沼澤,根據位置可分為洼地沼澤、灌地沼澤、坡地沼澤等,主要是潮濕、生物以及泥炭積累的過程。不論森林與草甸、分水嶺與坡地及永凍地帶,或由于森林密、蒸發少、林下枯枝落葉層攔截了部分降水,或由于分水嶺地形平坦、河網稀少、土壤母質細密不利于排水,或由于地下水在坡地上露頭,泉口以下的地面長期有水流通過,或由于大氣降水或河流泛濫的水分,停滯在平原洼地表層或土壤表面,或由于冬季凍結的土壤,在夏季僅有表層解凍,表層以下仍為不透水的凍結層等等原因,造成地表長期處于過度潮濕狀態。
之后由于植物的發展,又加強了這些地區的濕潤狀態。先是嗜養分的植被,如疏叢禾本科,接著由于土壤營養狀況的惡化,這些植物便趨于衰亡,而讓位給少養分的植被,如密叢禾本科植物和一些莎草、水蘚植物,它們能夠在士壤表面不通氣、營養條件惡劣的情況下進行生活,有強烈的蓄水能力。因此,反過來又加重了過濕地區的濕潤。
土壤過濕會使土壤含氣量減少,土壤空氣與大氣交換困難,因而造成土壤中的空氣量及土壤水中的含氧量顯著下降,于是土壤中有機殘物的分解過程減緩,如有機殘物的增長速度大于分解的速度,則以分解不完全的泥炭狀態堆積下來。當泥炭積累后,后一代的水蘚在泥炭上繼續向上生長,繼續積累成為泥炭,而形成了泥炭沼澤。
泥炭積累分類
泥炭沼澤
泥炭沼澤指土壤剖面發育有泥炭層的沼澤,其主要特征是有泥炭的形成與積累。泥炭是一種特殊的有機沉積物,大多數為未成巖或半成巖(埋藏泥炭)的第四紀松散地層。潮濕的氣候,平坦或起伏和緩的地形,排水不暢的水文狀況,繁茂的植被,以及穩定而持久的或緩慢下沉的構造條件等諸因素的相互配合,是造成有利于泥炭聚積的自然條件。因其形成環境與發育程度不同,泥炭積累的厚度與類型也不同。根據泥炭沼澤的發育階段又將其分為低位泥炭沼澤、中位泥炭沼澤和高位泥炭沼澤,再依沼澤植物的組成分成5個亞類:草本泥炭沼澤;草木本泥炭沼澤;草木蘚泥炭沼澤;木蘚泥炭沼澤;蘚類泥炭沼澤。泥炭沼澤的地表水一般處于停滯狀態,并構成各種類型的水文網。積水一般較淺,叢生著濕生或沼生植物。其群落具有多樣性,常見有苔草、黃花落葉松、紫樺、杜香和水苔群落。
潛育沼澤
潛育沼澤是指地表長期過濕或有薄層積水,無泥炭積累,有機質含量較低的沼澤。其主要特征是地表長期過濕或有淺層積水、土層嚴重潛育化、無泥炭積累、有機質含量含量一般在10%左右。潛育沼澤根據其植物的組成分成兩個亞類:草本潛育沼澤和草木本潛育沼澤。潛育沼澤由于地勢低洼、排水不良,地表常有粘土或亞粘土層,透水性極差。地下水位常接近地表或露出地表,形成大面積的地表積水。潛育沼澤的植被以草本植物群落為主,常見的有蘆葦、苔草、香蒲和水蔥等群落。
分布
據統計,全世界沼澤(按泥炭層30厘米計算)面積約500萬平方千米,占陸地總面積的3.35%。沼澤在世界上的分布情況是北半球多于南半球,而且多分布在北半球的歐亞大陸和北美洲的亞北極帶、寒帶森林、森林凍原地帶以及溫帶森林草原地帶;南半球沼澤面積小,主要分布在熱帶和部分溫帶地區。而沼澤中比較重要的泥炭沼澤主要分布在兩個全球性地帶上,即泰加林——苔原地帶和赤道雨林地帶。在這兩個地帶中,泥炭沼澤不僅分布廣,而且發育得比較完整,代表類型是高位泥炭沼澤。潛育沼澤主要分布在平原、濱海及內陸干旱地區。
中國沼澤面積約11萬平方千米(不包括海濱沼澤面積),其中泥炭沼澤占4.6萬平方千米,潛育沼澤6.5萬平方千米。其主要分布在大興安嶺,小興安嶺,長白山地,阿爾泰山,天山坡麓,川西若爾蓋地區,三江平原,一些湖泊(如洞庭湖、興凱湖、博斯騰湖等)的湖濱和海濱地帶。三江平原和若爾蓋縣地區沼澤分布最集中。三江平原沼澤面積約14000平方千米,若爾蓋地區沼澤面積約3400平方千米。沿海潮灘是耐鹽草本海濱沼澤的主要分布區,紅樹林海濱沼澤僅見于福建省福鼎市以南到南海海濱,呈斷續分布。其中比較重要的泥炭沼澤主要分布在東北地區的寒溫帶和溫帶濕潤地區,其次是青藏高原、新疆等高山高原地區。潛育沼澤在我國東部平原和濱海地區較多,蒙新內陸干旱地區較少。
沼澤代表
潘塔納爾沼澤地
潘塔納爾(Pantanal)沼澤地是世界上最大的濕地。它位于巴西馬托格羅索州的南部地區,面積達25萬平方千米。沼澤地內分布著大量河流、湖泊和平原。其中的濕地、草原、亞馬遜平原和大西洋森林都是南美具有代表性的生態系統。潘塔納爾沼澤地除了豐富的植物資源外,沼澤地內還棲息著650種鳥類,230種魚類,95種哺乳綱和167種爬行綱,以及35種兩棲動物。 [由于潘塔納爾沼澤地自然條件特殊,生物種類繁多,2000年11月,它被聯合國教科文組織列為世界生物圈保護區,同年又被聯合國教科文組織列入人類自然遺產名單。
佛羅里達大沼澤地
大沼澤地位于美國佛羅里州南部的亞熱帶克拉莎草沼澤地區,是一片長約160千米、寬達80千米到120千米的沼澤區。土著美洲人稱大沼澤地為帕里奧基(即草河之意),水從奧基喬比湖向南緩慢地流過大沼澤地,進入佛羅里達灣。大沼澤地亦譯埃弗格萊茲。沼澤地向東延伸到包括邁阿密都會區在內的狹窄沙洲附近,向西與大賽普里斯沼澤匯流。它的海岸地帶生長著茂密的紅樹林,為水陸生物提供了重要的棲息地。大沼澤地國家公園于1934年獲準建設,但由于購地的困難直到1947年才建成。聯合國教科文組織于1976年將該地(與德賴托圖格斯國家公園一起)定為生物圈保護地,1979年列入世界遺產保護區。
若爾蓋沼澤
“若爾蓋沼澤”是位于青藏高原青藏高原上的沼澤濕地,是中國最大的泥炭沼澤分布區。其具體位于中國的四川省西部阿壩藏族羌族自治州的若爾蓋高原中,平均海拔在3300米至3600米之間,也被稱為“松潘高原”。若爾蓋高原地區的氣候屬于高山氣候,年均溫僅為0℃至2℃左右,終年低溫使得這里的蒸發較小。此外,在降水量方面,這里年降水量在600毫米至700毫米左右,降水相對較多,可以理解為是一個降水較多蒸發較弱的地區,因此,容易形成沼澤。“若爾蓋沼澤”是我國最大的泥炭沼澤分布區,湖底泥炭層的平均厚度約為1米左右。其分布在中國四川、青海省和甘肅省三省交界處,舊稱為“松潘草原”,區域內不少區域是草原和沼澤過渡地帶,人畜可進入或部分可進入的沼澤草地面積約為2916平方千米,人畜不能進入的湖沼面積約為 508平方千米。
影響
碳/氮循環
碳循環
沼澤植被從大氣中吸收二氧化碳,經光合作用合成為有機碳為主要組成形式的有機質和有機體,這是陸地生物與大氣之間進行碳交換的重要途徑之一;同時,在沼澤環境下,植物死亡后,一部分或大部分有機碳以二氧化碳形式重返大氣,重新進入生物環循,而植物殘骸被轉化為泥炭,其中的碳元素以泥炭形式積聚起來,從而進入地質循環過程。據測定,每年在1公頃沼澤上通過植物群落的生物循環進入地質循環的碳為150千克~500千克,而它是由500千克~1800千克的二氧化碳形成的。沼澤疏干后,出露地表的泥炭層開始從地質循環向生物循環轉化,泥炭轉化為二氧化碳、氨、水和其他礦質化產物,亦即泥炭的有機碳轉化為二氧化碳,回返大氣。泥炭中的碳含量較高,但沼澤類型不同,泥炭種類也不一樣;相應地泥炭含碳量也有差別。此外,在泥炭有機質含量基本相同的條件下,含碳量與分解度有關,分解度大者,含碳量高,反之則小。泥炭的含碳量,還隨著地質年代而增加。據估算,含碳量增加2%~3%,需要5000年~8000年。因為碳聚積是依靠緩慢進行的次生縮合過程、脫水過程和脫羧基作用。
氮循環
沼澤中氮的循環主要是泥炭中的含氮有機物質在微生物的作用下,經過復雜的生物化學過程釋放出氮,但是在需氧條件下與厭氧條件下的含氮有機物質分解過程不同。需氧性細菌分解發生在干季泥炭的表層,泥炭中含氮有機物在微生物的作用下,轉化為氨。其中一部分氨返回土壤被植物利用;還有一部分又可在亞硝化細菌和硝化細菌的作用下,氧化為亞硝酸及硝酸鹽類,被植物吸收。在沼澤地表常年積水情況下,以厭氧性細菌活動為主,兼有需氧性細菌活動,氮的轉化以反硝化過程為主。反硝化細菌以亞硝酸及硝酸鹽作為氧的來源,將化合態氮轉化為游離態氮返回大氣中,實現了氮的循環。沼澤生態系統中氮素的來源有大氣中的游離態氮、降水攜帶的少量硝態氮和態氮,還有泥炭中的含氮有機物質,如蛋白質、腐植酸、生物堿等。而大氣中的游離態氮,不能被植物直接吸收,要經過固氮細菌的固氮作用,才能被植物吸收。沼澤植物榿木根部的束狀大根瘤中,生活有共生的放線菌,它們能固定大氣中的氮,故木沼澤中,氮的含量較多。?
土壤影響
沼澤土壤類型多樣,但主要包括沼澤土、泥炭土兩大類,這是經常處于多水或過濕環境和生長喜濕性沼生植物的條件下形成的一類水成土壤。
泥炭土是指在某些河湖沉積低平原及山間谷地中,由于長期積水,水生植被茂密,在缺氧情況下,大量分解不充分的植物殘體積累并形成泥炭層的土壤。該土壤的自然植被為漂筏薹草、柔葉薹草、落葉松—細葉杜香—水苔、落葉松—偃松—泥炭蘚、泥炭蘚、藏嵩草—木里薹草等沼澤植物群落。主要成土過程為泥炭化過程和潛育化過程,而目泥炭化過程很強烈,泥炭層和潛育層之間多為腐泥層和腐殖質過渡層。有機質含量高,可達45%~70%。氮含量依泥炭土發育的階段有差異,貧營養沼澤發育的泥炭土氮、磷、鉀含量低,富營養沼澤下發育的泥炭土,氮豐富,磷、鉀含量較低。
沼澤土可分為腐殖質沼澤土、淤泥沼澤土、泥炭沼澤土以及草甸沼澤土等,多分布在排水不暢的平原洼地,湖沼邊緣、江河滯洪洼地以及山間溝谷,土體上部含大量有機質或泥炭,下部為潛育層,中間有的具銹色過渡層,是有機質積累及還原作用強烈的土壤。母質主要為河湖沉積物,質地較黏,溫暖季節植被生長繁茂,冬季寒冷,有機質分解程度低,表層為黑色的腐泥層或泥炭,有機質含量高達10%~25%。土壤多呈微酸性至中性反應,干旱區為堿性,重點改良措施是排除積水,加速土壤有機質分解。
生態影響
植物
沼澤里的植物茂盛,一般是挺水植物偏多,草的高矮根據不同地理氣候條件決定:緯度較低地區的沼澤草比較高,緯度較高地區的沼澤草較矮,甚至很大部分是青苔。荷花、蓮花也是沼澤濕地的常見植物,它們就屬于挺水植物。一些喜濕和耐澇的樹種會在沼澤里長得很大,一個明顯特征是它們的根基往往很粗。沼澤中的植物,根據沼澤水和泥炭的營養狀況的不同,可分為富養植物和貧養植物。在以地下水補給為主的營養較豐富、灰分含量較高的條件下生長的植物,稱為富養植物,如蘆葦、苔草、榿木、落羽杉等;在以大氣降水補給為主的營養貧乏、灰分含量較少的條件下生長的植物,稱為貧養植物,貧養植物對惡劣環境具有特殊的適應性:有的植物頂端具有不斷生長的能力,如水苔和檜葉金發蘚,有的植物具有生長不定根的能力,如圓葉茅膏菜,因此它們能從沼澤表面吸收養料和水分。有的沼澤植物具有旱生結構,如葉片常綠,革質,有絨毛等,這樣可以防止水分過分蒸騰,也是對強酸性基質的適應。沼澤中還有營動物性營養的捕蟲植物,利用葉片上的腺體,消化動物的蛋白質,以彌補營養不足。沼澤身處不同的地理位置,其中所見到的植物也不一樣。在溫帶淡水邊可以見到蘆葦類、野慈姑、柳、赤楊等。在熱帶則可見到杯芋屬等。在海邊的濕地除蘆葦、鹽角草(Salicorniaherbacea)、紫菀(紫菀屬 tripolium)等外,還有木本植物的紅樹類。
動物
不同類型的沼澤棲居著不同的動物。草本沼澤,通常動物較多,如耗子和麝鼠,土壤中有寡毛類、蛛蜘和線蟲。線蟲在嫌氣條件下從植物的通氣組織獲得氧氣,甚至在無氧條件下也能生存。木本沼澤的動物主要是鳥類和過境的哺乳綱,如熊、、狼等。富養沼澤,尤其是湖濱附近的沼澤,動物種類豐富,有哺乳類、鳥類、爬行綱、兩棲動物、魚類和無脊椎動物昆蟲等。哺乳類以水獺亞科、水田鼠、喜馬拉雅水麝鼩為代表。鳥類最多,有多種鷸類、涉鳥綱的鶴和鷺、游禽類的鴨和雁、猛禽類的沼澤鵠等。兩棲類有蟾蜍和青蛙。爬行類有蛇。還有多種魚類。在水中有雙翅類的美國白燈蛾等。森林沼澤的土壤動物有寡毛類、雙翅類的幼蟲以及線蟲等。泥炭蘚沼澤無掩體,土壤呈強酸性,營養貧乏,故動物少,但可見到無脊椎動物的彈尾類、蜘蛛和蜱螨等。
沼澤生態系統
沼澤生態系統,是以木本和草本植物群落為主,蘊藏大量水分和氣體而構成的低濕、泥濘、海綿膠狀陸地植被自然生態系統,是客觀的自然復合體(綜合體),是陸地自然生態系統的組成部分。其具有以下幾個特征,聯片或間段性分布,但不呈地帶性分布;地表沒有積水;以莎草科、禾本料、菊科植物種群為主,伴生以喬木、灌木、苔鮮、地衣和藻類種群;土壤松軟呈低濕泥濘、海綿膠狀結構;土壤礦質元素豐富,肥力較高;經濟動物以兩棲類、爬行綱、水禽等種群較多,哺乳綱較少;土壤層深厚,一般為1米到3米之間;地下水位季節變化較大,自然生產力比較豐富。沼澤生態系統提供了復雜且完備的動植物群落,它對于保護物種、維持生物多樣性具有難以替代的生態價值。
開發與保護
資源的開發
水資源
沼澤的水資源具有多種賦存形式,主要為沼澤地表積水、沼澤河流水和沼澤湖泊水,此外沼澤的草根層和泥炭層中也含有大量水分,特別是泥炭層有很強的持水性,如蘆葦或苔草泥炭層的一般持水量可達400%到600%,蘚類泥炭層的持水量還能更高。另外在沼澤的下墊面之下,往往也賦存著豐富的地下水資源。沼澤水能為農業和畜牧業的發展提供水源。同時,沼澤水的蒸發和蒸騰可以增加大氣濕度、調節降雨,濕潤當地小氣候。此外,沼澤還是一個巨大的生物貯水庫,具有蓄水、調節河川徑流的功能。雨季時,沼澤產流少,能容納一些河川徑流,既能延遲河川徑流的匯水時間,又能削弱河水洪峰。旱季時,沼澤內的水又可以源源不斷地補給河流,從而起到調節河川徑流的作用。
土壤資源
絕大多數的沼澤土地,都具有地勢平坦、土層深厚、土壤潛在肥力高(有機質含量較高)、水源充足的特點,因此,可供人類利用。但由于沼澤土壤營養成分大多呈有機態,植物不能直接吸收,需經排水翻耕,促進分解才能變成植物吸收的養分。因此沼澤地需要改造,才能變為肥沃的土地。實踐證明,絕大多數沼澤地一經排水改造,可改造為農田、水產養殖場、牧場和宜林地。
泥炭資源
泥炭是沼澤特有的有機礦產資源,能在能源、工業、農業、牧業、環境保護以及醫藥衛生等方面有著廣闊的用途和開發前景。首先,泥炭富含有機質和腐植酸以及多種營養成分,并具有較大的持水與吸水性能和代換性能,因此在農業方面用途廣泛,主要用于制作各種腐殖酸肥料及腐殖酸殺蟲劑和除草劑、改土肥田等;在畜牧方面多用于作飼料添加劑、飼料發酵劑等。其次,泥炭含有較多的纖維素和半纖維素,在工業上多用于建筑材料的生產和制作,如泥炭纖維板、隔音板、耐水耐熱材料板等。中國的泥炭含有較多的有機質,具有良好的可燃性。因此是工業和民用重要的能源,同時也可利用泥炭生物氣化生產甲烷,既可用做燃料又可積肥。最后,泥炭含有多種元素組分,泥炭的植物殘體由于細菌、真菌的活動可產生多種抗生素、維生素、類固醇、光激素、氨基酸、糖類等,因此在化工、醫藥、衛生、治療疾病方面用途廣泛。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、泥炭蠟和加工鉆井泥漿調整劑、釀酒發酵劑等;在醫藥衛生方面,主要用于提取各處維生素、抗生素、氨基酸、類激素、類固醇、葡萄糖、生物堿、纖維素、硫胺素、維生素B2等。此外,泥炭還具有較強的離子交換性能和吸附性能,是一種廉價的凈化材料,在環境保護防止污染方面有很大作用。
動植物資源
沼澤作為物種基因庫,不僅蘊藏著五彩繽紛的植物群落,而且也是多種珍禽奇獸棲息、繁衍的良好場所。我國沼澤纖維植物種類多,分布廣,主要以蘆葦、獲、大葉章、小葉章以及多種苔草等維管植物為主。它們都是提取纖維、造紙和編織的好原料。除了纖維植物外,沼澤中的藥用植物、可食用植物(主要是漿果類)和香料植物也有很多,而且用途廣泛。如蘆根、香蒲、菖蒲、泥炭蘚、金蓮花、澤瀉、慈姑等中藥材能用于醫療或人體保健,如越桔(俗稱北方紅豆)、篤斯越桔、藍靛果、紅莓苔子等漿果能直接生食或用于釀酒,如薄荷、杜香等香料植物能用于提取薄荷腦、芳香油。植物資源應計劃合理利用、培育和保護。中國沼澤區還有各種珍禽水鳥160多種,各種魚類82種,代表的鳥類有鶴、鸛、天鵝、鷺、雁。此外,還有一些特有的哺乳綱,如麝鼠(水老鼠),是棲息在沼澤區的特有動物,由于毛皮質量好,是一種珍貴的毛皮獸。
旅游及其他資源
沼澤是陸地與水體之間長期相互作用的產物,是地質、地貌、氣象、水文、土壤及生物等相互作用的自然綜合體。因此它孕育著多種多樣的旅游資源,同時還是科學研究的天然實驗基地。沼澤景物多樣,具有發展旅游事業的景物條件。 我國沼澤區不僅具有生態系統的完整性,而且具有多樣性和天然性的特點,對研究其生態系統動態本化,趨勢、物種數量和質量的本化、分布規律以及保護,繁衍珍稀瀕危物種等都是理想的天然實驗基地。
沼澤的保護
近年來,隨著人類的大規模開發活動,沼澤面臨許多問題,因開墾與圍墾導致沼澤的大面積喪失,水資源的不合理利用與污染導致沼澤的萎縮和退化,以及沼澤植物群落的退化性演替和生物多樣性受損。因此,1971年2月2日來自18個國家的代表在伊朗拉姆薩爾共同簽署了《關于特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》(簡稱《濕地公約》,又稱《拉姆薩爾公約》)。1996年10月公約第19屆常委會決定將每年2月2日定為“世界濕地日”。2002年6月,聯合國開發計劃署啟動了濕地生態系統和熱帶泥炭沼澤森林恢復項目,這個項目的目標是持續5年,試圖匯集世界各國政府和各種非政府組織共同努力恢復泥炭沼澤。2002年11月,國際泥炭地和國際沼澤保護組織發布了關于“明智地使用泥炭和泥炭地背景和原則報告”,對于可持續利用和保護泥炭地的決策框架和指導方針做出明確闡述。在2008年6月,國際泥炭地和國際沼澤保護組織出版了《泥炭地和氣候變化》一書,綜合了以前研究工作的相關知識。2010年,這個組織又發布了“負責任的泥炭地管理戰略”報告,以便幫助世界各國在全球范圍內對泥炭地管理、利用進行科學決策。2021年12月24日,十三屆全國人大常委會第三十二次會議表決通過《中華人民共和國濕地保護法》,自2022年6月1日起施行。
相關文化
《中國沼澤志》
《中國沼澤志》由中科院長春地理研究所的學者完成,1999年于北京由科學出版社出版。該書是在全國沼澤綜合考察基礎上,結合沼澤專題研究成果和文獻編寫的。全書分兩篇,第一篇是中國沼澤總論,按學科的研究內容,分章論述了沼澤形成的環境因素、沼澤形成與發育模式、沼澤的類型與分布、沼澤的特征、沼澤生態系統、沼澤資源、利用與保護等。第二篇是中國沼澤分論,依次按東北、華北、華東、中南、西北和西南六個地區,記述了396處沼澤的位置、面積、類型、地質地貌、氣候、水文、土壤、生物資源以及合理利用現狀與保護措施等。新版《中國沼澤志》是在第一版的基礎上,結合國家科技基礎性工作專項“中國沼澤濕地資源及其主要生態環境效益綜合調查”項目成果,總結凝練了近年來國內外沼澤學研究領域的最新成果完成的。
《沼澤 (La Ciénaga) 》(2001)
《沼澤》是阿根廷年輕女導演路奎西亞·馬特爾執導,梅賽黛斯·莫朗主演的劇情長片。每年二月份,阿根廷西北部就會開始下起熱帶雨林特有的傾盆大雨,雨水把廣闊的森林變成了一片人畜都無法通過的沼澤濕地,炙熱的太陽曬在沼澤上,熱氣與霧氣讓這兒一片死寂。五十歲老婦人梅恰,就住在這片沼澤地的邊緣,她與她的表妹塔麗在這兒經營著一座農場,她們各有四個小孩,各有一個老公,兩個家庭在沼澤邊掙扎著生存,但是這一年夏天,兩個意外事件讓她們面臨了生存的挑戰。電影藉由阿根廷西北部的嚴酷沼澤地形,來帶出兩個家庭在困境中掙扎求生存的經過。
《沼澤深處的女孩 (Where the Crawdads Sing) 》 (2022)
《沼澤深處的女孩》(Where the Crawdads Sing)是一部由奧利維亞·紐曼執導,黛西·埃德加-瓊斯、泰勒·約翰·史密斯、哈里斯·迪金森等主演,露西·阿里巴、迪莉婭·歐文斯擔任編劇的一部愛情懸疑電影,于2022年6月26日在本頓維爾電影節上映,同年11月25日在中國大陸上映。該片改編自迪莉婭·歐文斯的小說《蝲蛄吟唱的地方》,講述了女主角Kya(黛西·埃德加-瓊斯 飾)被家人拋棄,獨自一人在北卡羅來納州一個小鎮外的沼澤中獨自生活,長大后她成為一名受人尊敬的作家,卻被指控謀殺了前男友的故事。
重大事件
《濕地公約》發布
沼澤為濕地中的一種,為保護全球濕地以及濕地資源,1971年2月2日來自18個國家的代表在伊朗拉姆薩爾共同簽署了《關于特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》(簡稱《濕地公約》,又稱《拉姆薩爾公約》)。《濕地公約》的宗旨是通過各成員國之間的合作加強對世界濕地資源的保護及合理利用,以實現生態系統的持續發展。1832塊在生態學、植物學、動物界、湖沼學或水文學方面具有獨特意義的濕地被列入國際重要濕地名錄,總面積約170萬平方千米。截至2016年4月,公約共有169個締約國。中國于1992年加入《濕地公約》。
美國大沼澤地生態修復
大沼澤地位于美國,現有面積10000平方千米,主要包括洛克薩哈奇國家野生動物保護區(Loxahatchee National Wildlife Refuge)、水源保護區、大柏樹國家保護區(Big Cypress National Preserve)、大沼澤地國家公園(Everglades National Park)和佛羅里達灣(Florida Bay)幾個部分。自19世紀以來,隨著佛羅里達州人口的迅速增長,對大沼澤地的開發大幅度加劇,隨之而來的負面生態影響卻不斷顯現。自然徑流變化導致自然棲息地急劇退化,大沼澤地生長了有毒的藻類,形成高濃度的有機汞。瘋長的水草開始成片地取代濕地特有的植物群。農田退水中的化肥污染了大沼澤地和湖泊的水體。洪水淹沒了野生動物的進食地和筑巢地。政府有關如何扭轉該地區生態破壞的討論始于1970年代初,最初在州政府層次,在1990年后提升至聯邦政府層次。2000年美國國會通過大沼澤地修復綜合規劃,規劃預算82億美元,歷時30年。這項規劃要求模仿自然過程,改善大沼澤地的水文條件,修復大沼澤地生態系統。預期成果包括:改善包括大沼澤在內的南佛羅里達州超過240萬英畝的生態系統(約9712平方千米);改善奧基喬比湖的健康狀況;恢復基西米河自然狀態;保證農業用水和滿足南佛羅里達不斷增長人口的淡水供應;改善流域水質;強化地區防洪安全;維持旅游業贏利。目前,大沼澤地修復工程是美國歷史上規模最大的生態修復項目。
土壤種子庫理論用于沼澤濕地恢復
土壤種子庫是指存在于土壤表層凋落物和土壤中全部活性種子的總和。中國基于前期沼澤濕地土壤種子庫理論研究,首次提出基于種源限制的沼澤濕地植被恢復的開墾年限閾值(15年到20年),并結合植物功能群(莎草、禾草、非禾草、灌木)變化對退耕地植被自然恢復潛力進行“高—中—低”三級劃分,為退化沼澤濕地植被恢復技術優化和物種選擇提供科學依據。在沼澤濕地生態恢復技術研發方面,采用土壤種源中沼澤濕地物種數、優勢種種子密度、濕地/非濕地物種比重三項指標,結合退耕地環境因子適宜性評估,發明了一種在大面積退耕地沼澤濕地植被恢復中選擇自然恢復或人工恢復技術的判定方法,克服了目前中國大面積退耕還濕過程中沼澤濕地植被恢復措施的選擇缺乏科學依據的問題。
參考資料 >
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泥炭沼澤學若干基本概念的再認識.維普中文科技期刊.2023-10-06
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成都生物所闡釋泥炭沼澤濕地研究的“前世今生”.中國科學院.2023-10-07
淺淡沼澤生態系統.維普中文科技期刊.2023-10-06
現代沼澤的分布規律.讀秀.2023-09-28
沼澤.讀秀.2023-09-29
潘塔納爾大濕地是個怎樣的存在?.知乎.2023-10-11
短吻鱷之戀——大沼澤地國家公園.知乎專欄.2023-10-11
位于青藏高原的“若爾蓋沼澤”,是我國最大的泥炭沼澤分布區.搜狐.2023-10-11
土壤潛育化過程.中國數字科技館.2023-10-07
2 泥炭化作用和腐泥化作用.道客巴巴.2023-10-07
沼澤植物有何特點.讀秀.2023-10-07
沼澤植物群落.讀秀.2023-10-07
12種在沼澤中茁壯成長的神奇動物.搜狐.2023-10-07
沼澤地形有哪些動植物?.知乎.2023-10-07
沼澤生態系統.讀秀.2023-10-07
國內沼澤學研究領域最新成果:時隔20多年,《中國沼澤志》(第二版)出版.騰訊網.2023-10-07
生物多樣性觀測技術導則 沼澤生態系統.生態環境部.2023-10-07
森林沼澤.中國科學院.2023-10-07
泥炭沼澤的開發與保護.讀秀.2023-10-11
我國沼澤面臨的主要威脅與生態問題.OSGeo中國中心.2023-10-11
保護泥炭地 關緊濕地中的碳大門.搜狐網.2023-10-11
中國沼澤志.豆瓣讀書.2023-10-11
豆瓣.豆瓣電影.2023-10-11
沼澤深處的女孩 Where the Crawdads Sing (2022).豆瓣電影.2023-10-11
《濕地公約》中英文文本.國家林業和草原局 國家公園管理局.2023-10-11
國際經驗丨美國大沼澤地生態修復.搜狐網.2023-10-11
東北地理所在利用土壤種子庫開展沼澤濕地恢復的理論與技術研究領域取得系列進展.中國科學院.2023-10-11