基本概述编辑本段回目录
沼泽由于水多,致使沼泽地土壤缺氧,在厌氧条件下,有机物分解缓慢,只呈半分解状态,故多有泥炭的形成和积累。又由于泥炭吸水性强,致使土壤更加缺氧,物质分解过程更缓慢,养分也更少。因此,许多沼泽植物的地下部分都不发达,其根系常露出地表,以适应缺氧环境。沼生植物有发达的通气组织,有不定根和特殊的繁殖能力。沼泽植被主要由莎草科、禾本科及藓类和少数木本植物组成。沼泽地是纤维植物、
三江平原的沼泽 |
沼泽类型编辑本段回目录
在高纬度地区,典型的沼泽常呈现一定的发育过程:随着泥炭的逐渐积累,基质中的矿质营养由多而少,而地表形态却由低洼而趋向隆起,植物也相应发生改变。沼泽发育过程由低级到高级阶段,因此有富养沼泽(低位沼泽)、中养沼泽(中位沼泽)和贫养沼泽(高位沼泽)之分。其中,低位沼泽、中位沼泽、高位沼泽是根据沼泽土壤中水的来源划分的。若尔盖沼泽 富养沼泽(低位沼泽):是沼泽发育的最初阶段。沼泽表面低洼,经常成为地表径流和地下水汇集的所在。水源补给主要是地下水,随着水流带采大量矿物质,营养较为丰富,灰分含量较高。水和泥炭的pH值呈酸性至中性,有的受土壤底部基岩影响呈碱性。如中国川西北若尔盖沼泽的泥炭呈碱性反应,就是因为该区基岩多为灰质页岩与灰岩夹层,pH值多在8左右。富养沼泽中的植物主要是苔草、芦苇、嵩草、木贼、桤木、柳、桦、落叶松、落羽松、水松等等。贫养沼泽(高位沼泽):往往是沼泽发育的最后阶段。随着沼泽的发展,泥炭藓增长,泥炭层增厚,沼泽中部隆起,高于周围,
若尔盖沼泽 |
沼泽分布编辑本段回目录
世界分布全世界沼泽(按泥炭层30厘米计)面积约5亿公顷,占陆地总面积的3.35%。沼泽在世界上的分布,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的亚北极带、寒带和温带地区。南半球沼泽面积小,主要分布在热带和部分温带地区。 欧亚大陆沼泽分布有明显的规律性,因受气候的影响,在温凉湿润的泰加林地带沼泽类型多,面积大;第四纪冰川分布区,沼泽分布尤为广泛,而且以贫养沼泽为主,泥炭藓形成高大藓丘。泰加林带向北向南,沼泽类型减少,多为富养沼泽,泥炭层薄。泰加林带以北的森林冻原和冻原,气候寒冷,为连续永久冻土区。冻原的地表因被冻裂、变形而分割为多边形沼泽。冻原的南半部和森林冻原的北半部有平丘状沼泽。在森林冻原带的南半部有高丘状沼泽,丘的高度可达数米。冻原带的沼泽面积较大,但泥炭层薄不足0.5米,多为苔草沼泽。泰加林带以南的森林草原和草原地带,气候较干,没有隆起的贫养泥炭藓沼泽,有富养苔草沼泽、芦苇沼泽和小面积桤木沼泽。北美洲寒温带的针叶林带,也有贫养沼泽,自纽约以北至加拿大纽芬兰的南部向西呈楔形延伸到五大湖以西明尼苏打州。森林带以北的冻原带,有冻结的“丘状沼泽”和“多边形沼泽”。针叶林带以南只有富养沼泽。墨西哥湾和大西洋海滨平原以及密西西比河冲积平原上分布有富养的森林沼泽和高草沼泽。美国弗吉尼亚州东南部至佛罗里达有较多的滨海沼泽,
沼泽分布 |
沼泽生态编辑本段回目录
沼泽里的植物茂盛,一般是挺水植物偏多,草的高矮根据不同地理气候条件决定:纬度较高地区的沼泽草比较高,纬度较高地区的沼泽草较矮,甚至很大部分是苔藓。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。另外沼泽中还生活着多种动物,形成了不同类型的生物群落。沼泽植物生活型沼泽植物生长在地表过湿和土壤厌氧的生境条件下,其基本生活型以地面芽植物和地上芽植物为主。密丛型的莎草科植物如苔草属、棉花莎草属,嵩草属等占优势,用地面芽分蘖的方式,适应于水多氧少的环境,并形成不同形状的草丘:点状、团块状、垄岗状、田埂状等。后三种草丘的形成,除与组成植物的生物学特征有关外,还与冻土的融蚀有关。它们是形成泥炭的主要物质来源。此外,沼泽植物一般茎的通气组织发达,这也是对氧少的适应。森林沼泽中有高位芽和地上芽的乔木和灌木。贫养沼泽中乔木发育不良,孤立散生,矮曲、枯梢,生长慢,形成小老树。如中国兴安岭的沼泽中,树龄150年的兴安落叶松树高才4.5米;北美的北美落叶松,树龄150年,树高仅30厘米。灌木有桦属、柳属。小灌木有杜香属、越橘属、地桂属、酸果蔓属、红莓苔子属等。它们在贫养沼泽中,往往形成优势层片,种类多,盖度大。在中养和贫养沼泽中,地面芽苔藓植物种类多,盖度大,常形成致密的地被层和藓丘。其中以泥炭藓最发达。泥炭藓丘高度不一,中国和日本的藓丘一般较矮,小于0.5米,欧洲和北美的稍高。
贫养殖物——圆叶茅膏菜 |
沼泽生物群落编辑本段回目录
沼泽生物群落因不同部位所受光、热和湿度、空气、基质等的影响不同,呈分层现象,由地面上不同高度直至土层的不同深度具有不同的结构和组成。森林沼泽化形成的沼泽,结构较复杂。富养森林沼泽的地上部分有喜光的乔木层,喜阴耐湿的灌木层,喜湿的草本层。草本层中草丘发达。地下部分由枯枝落叶层和泥炭层(有活根)组成。贫养森林沼泽的植物种类少,结构较简单,地上部分由稀疏乔木形成疏林,林下为喜湿耐酸的小灌木层和泥炭藓层,泥炭藓掩埋部分或全部草丘,有时没有乔木。
中国青藏高原蒿草苔草沼泽剖 |
沼泽生产力编辑本段回目录
沼泽植被生物量和生产量的比较作为生态系统的沼泽其能流过程与其他生态系统的主要不同之点是植物残体不能完全分解,一部分在嫌气条件下,以半分解状态形成泥炭,以泥炭形式将能量储存于地下。不同沼泽类型的生物量和生产量不同。富养沼泽营养丰富,生产量较高;贫养沼泽营养缺乏,限制了植物生长,其生产量也低(表1)。从表中可以看出,群落结构较复杂的森林富养沼泽和中养沼泽的生产量高,结构简单的无林的各种沼泽的生产量低。泥炭藓的生产量因地而异。阿拉斯加的贫养泥炭藓沼泽中,
沼泽植被生物量和生产量的比较 |
加拿大马尼托巴州泥炭地的泥炭堆积量 |
沼泽物质循环编辑本段回目录
碳的循环沼泽中的碳,是来自大气和溶解于水中的二氧化碳,以及泥炭中的有机物质的分解。沼泽的碳循环,首先是植物进行光合作用,固定大气中的二氧化碳,合成碳水化合物。一部分碳水化合物,又被植物呼吸作用消耗,产生二氧化碳,返回土壤和大气中,完成碳的简单循环过程。其次是在植物残体通过泥炭化过程形成泥炭,在需氧性细菌作用下,泥炭中有机物质被分解,释放出的二氧化碳参加生态系统碳素循环。在泥炭的有机物质中含有纤维素和半纤维素等。多糖类物质,在细菌、真菌和少数放线菌所分泌的水解酶的作用下,分解为单糖,如葡萄糖等。葡萄糖在不同条件和不同微生物作用下的分解产物有很大差异。
泥炭中含碳量的比较 |
泥炭中含氮量 |
沼泽天气编辑本段回目录
沼泽的天气情况跟沼泽所处的地理位置有关,像东北三江平原的沼泽和黄河三角洲的沼泽的天气状况一般和当地天气一致。如果在秋冬季,容易下雾,夏天的雾有时是沼气,而不是雾,容易让人中毒。有些沼泽地在山脚或者山谷中,下雾是一年四季常有的事情。沼泽起雾和植物关系不大,但是像泥沼地,那就关系较大了,因为有植物分解产生的气体,所以那种沼泽也是对人和动物危险最大的,一般都比较阴森恐怖,没有生气。
沼泽形成编辑本段回目录
水分状况是沼泽形成与发展的主要因素。气候和地貌条件直接或间接决定了地表水的数量和分布。年降水量大于蒸发量的地区,空气湿度大,于是在一些平坦的低地上和第四纪冰川作用形成的湖区(如北美、北欧、西欧)和低地或新构造运动缓慢沉降区、冻土区,由于排水不畅,地表可常年处于过湿状态。这种过湿状态改变了土壤通气状况,抑制了土壤动物和微生物的生命活动能力,破坏了土壤和大气、植物之间的正常物质交换,使得在这种缺氧条件下,土壤中矿物质的潜育化过程和有机物质的泥炭化过程得到发展,因而形成了沼泽。热带地区气温高,植物残体分解快,不利于泥炭的积累。但在雨量多、湿度大、植物的生产量高、常年积水的低洼地也能形成泥炭。因此,水分条件是形成沼泽的首要条件,地貌是形成沼泽的基础。沼泽化过程包括:
①水体沼泽化一般发生在风浪小的浅水湖泊和流速缓慢的小河中。从丛生植物开始,其形成过程有两种方式:一种方式是植物呈带状从湖岸向湖心侵移,这种沼泽化过程发生在浅水湖或河道中。初期在湖底有藻类和浮游生物的残体与泥沙一起沉积在湖底形成腐泥。腐泥不断加厚使湖泊渐浅,带状分布的高等植物也依次从湖岸向湖心推进。大量的植物残体积聚在湖底,在水下缺氧条件下,形成了泥炭。泥炭一层层增厚,湖水变得更浅,最后整个湖盆变成沼泽。另一种方式是植物呈浮毯状从湖岸向湖水面蔓延,这种情况常发生在风平浪静的陡岸湖泊或流速缓慢的河流。在湖岸或湖底生长着浮水植物,如睡菜、漂筏苔草、毛果苔草等等。其根状茎浮于水面,交织成网状,向湖面蔓延增厚,形成“浮毯”。有时“浮毯”被风吹散变成“浮岛”,“浮”岛”相接时湖面缩小,残留的水面,称为“湖窗”。“浮毯”底部的植物残体脱落于湖底形成泥炭,泥炭与“浮毯”之间,常有静水层,最后静水层消失,整个湖盆被泥炭填满。
②森林沼泽化林区的河谷和缓坡山麓或平缓的分水岭,常有潜水以泉或慢流方式渗出,造成地表过湿。其上生长苔草等喜湿植物,随后地面枯枝落叶和草丘栏截并保持大量地面径流,水分下渗,致使钾、氮、钙、镁等元素被淋溶而铅、铁、锰物质在土层下积聚,形成不透水层,造成土壤过湿,植物残体在缺氧条件下,形成泥炭,发育为沼泽。森林附近的湖泊沼泽化或草甸沼泽化过程扩大了地表积水面积或抬高了林地地下水位,使土壤过湿;在地形平坦的采伐迹地或火烧迹地,由于森林被毁而蒸腾减少,破坏了土壤和水分平衡,造成地表积水;这些都会引起森林沼泽化。
③草甸沼泽化关于草甸沼泽化有两种观点:一种认为是植被的天然演替(由禾本科的根状茎植物经过疏丛型植物到密丛型苔草)的必然结果,另一种认为是土壤缺氧条件造成的。地表常年过湿,是草甸形成沼泽的必备条件。由于地表过湿,大量的植物残体得不到充分分解。植物残体和腐殖质阻塞了土壤孔隙,缺氧的土壤条件导致泥炭的形成。禾本科植物逐渐被密丛型苔草所代替,于是出现了沼泽。
沼泽演替编辑本段回目录
沼泽演替包括:①由湖泊形成的沼泽演替沼泽演替示意图初期一般为富养苔草沼泽或芦苇沼泽。随着沼泽的进一步发育,泥炭藓侵入,形成中养苔草、泥炭藓沼泽。此时,沼泽化湖泊尚有静水层。待沼泽湖泊消失堆满泥炭,脱离地下水补给后,营养贫乏,泥炭藓得以进一步发展,形成藓丘,演变为贫养沼泽。泥炭藓丘的水文网呈放射状,水从藓丘顶部向四周低处流动。藓丘表面较干,通气稍好。如果此时附近有森林,则常有木本植物侵入,最后形成森林沼泽。这种演替现象,在欧洲和中国的小兴安岭东段可以见到。这种沼泽的土壤特点是:剖面上层为泥炭藓泥炭,中层为苔草、泥炭藓泥炭,下层为苔草泥炭;泥炭层下部是灰黑色腐泥。
沼泽演替示意图 |
②由森林形成的沼泽演替森林沼泽形成后,由于泥炭的持水量大,土壤和空气的湿度增加,苔藓植物金发藓和泥炭藓相继侵入,进一步增加了土壤的湿度和酸度,为喜湿耐酸的贫养植物的侵入创造了条件。于是苔草被棉花莎草代替。泥炭藓大量发展,并在草丘之间形成地被层。同时生长有小灌木越橘属和杜香属,发展为中养沼泽。泥炭藓的透明细胞(死细胞)有很强的吸水和持水能力。持水量可达1600~3000%,为自身重量的19~31倍,而且茎的顶端有每年自腋生枝条向上生长的能力,因而不断增加藓层的厚度,这种不断生长的能力促进了泥炭藓自身生长,抑制了高等植物的生长。泥炭藓在沼泽中大量发展的结果,形成藓丘,并掩盖草丘,使沼泽表面升高,脱离地下水补给,营养贫乏,酸性强。演替为贫养沼泽。此时,沼泽中的树木发育不良,表现为“小老树”,盖度一般小于40%,形成疏林或无林的泥炭藓沼泽。此种沼泽不利于灌木生长,只有小灌木发育尚好,伏于藓丘表面。最后小灌木也很稀少、泥炭藓占绝对优势。丘上常有地衣,丘间常有捕虫植物茅蓇菜。上述演替过程可从泥炭层的植物残体组成的垂直变化得到证明。如中国小兴安岭和长白山地的贫养落叶松、泥炭藓沼泽中,其泥炭上层为泥炭藓泥炭;中层为木本、草本、泥炭藓泥炭;下层为木本、草本泥炭。
③由草甸形成的沼泽演替草甸形成沼泽后,由于泥炭有大量蓄水能力,在空气湿度大的地区,常有泥炭藓侵入,形成中养苔草、泥炭藓沼泽。草本植物中,有苔草属、灯心草、刺子莞等。泥炭藓不断发展形成藓丘,使沼泽体表面升高,形成贫养泥炭藓沼泽。这类沼泽在中国亚热带山地常有小面积的分布,以湖北省神农架的大九湖为典型。在沼泽发达地区,有时可见到草甸沼泽化、森林沼泽化和湖泊沼泽化过程同时进行,最后形成一个大的复合沼泽体的情况。根据以上所述,沼泽演替一般规律和特点是:水分补给来源由地下水补给→大气降水补给;泥炭和水的化学特性由中性→微酸性→强酸性;沼泽植物由富养植物→贫养植物;沼泽微地貌由草丘、湿洼地→藓类地被物→泥炭藓丘;沼泽由富养沼泽演替为中养沼泽乃至贫养沼泽。可以说:土壤中多水缺氧和营养日趋贫化是沼泽演替的实质。此外,沼泽演替过程受地区气侯影响,有时有可逆性,或不经过富养沼泽阶段而直接发育为中养和贫养沼泽。如中国大兴安岭的摩天岭北坡泥炭藓沼泽,便直接发育在冻结的石质土上。有的沼泽则长期处于富养沼泽的演替顶极,如中国西藏高原当雄县乌马曲的大嵩草沼泽,泥炭厚度为2.1米,据碳14测定,该沼泽已形成9970±50年,目前仍是富养沼泽。有的沼泽受人为活动的影响或因自然条件的变化(如火山喷发、河流泛滥等),而出现发育中断或被掩埋,然后又继续发育。如中国山东荣城由泻湖形成的芦苇沼泽,其土壤剖面中有泥炭夹层。又如日本风莲川沼泽,从低位向高位沼泽发展过程中有两次火山灰夹层。
沼泽的利用与保护编辑本段回目录
沼泽既是土地资源,又有宝贵的泥炭和丰富的生物资源,此外它在保持地区生态平衡等方面,也具有一定意义。不能将沼泽看成“荒地”,盲目进行开垦。应根据沼泽类型和分布地区的特点,把合理开发利用与保护结合起来。分布在河源区的大面积沼泽,是水的贮藏体,具有蓄水保水作用,对涵养水源,调节河川径流和河流补给起一定作用,它可以减少一次降雨对河流的补给量,削弱河流洪峰值和延缓洪峰出现时间,还使当年水不至完全流出,延长汇水时间。因此应加以保护。沼泽是天然的大水库,它通过水面蒸发和植物的蒸腾作用,增加大气湿度,调节降雨,有利于森林和农作物生长、促进农、林、牧业的发展,同时对人体健康也有良好作用。因此,开发沼泽必须十分小心,防止因开发破坏地区的生态平衡。沼泽中有许多动、植物资源。如芦苇是造纸原料和人造纤维和编织等原料,有很高的经济价值。嵩草和苔草的嫩叶为牲畜喜食的优良牧草。森林沼泽中的浆果,如笃斯越橘、蓝靛果忍冬等都可食用,又是酿酒原料。沼泽中还有许多药用植物,如金莲花、泽泻、慈姑、泥炭藓等。对这些植物资源,应有计划地合理利用,并加以培育和保护。沼泽中植物丰富,水源充足,是一些候鸟,如珍贵的丹顶鹤、黑颈鹤、天鹅和许多水鸟的栖息场所。对这些动物资源也应加强保护和管理。沼泽中的泥炭,含有大量的植物孢子和花粉,对研究古气候、古植被的形成与演变,古地理的发展规律等方面,具有科学价值,因此,不能把所有沼泽都作为开发对象,它们中的一部分应得到绝对保护。另一方面,富养沼泽的地面较平坦,其中泥炭层薄的沼泽地,有一定潜在肥力,经过排水疏干可改良成牧场,也可以开垦成为农田。可采用混土压沙和挖排水沟等方式改造沼泽地,种植蔬菜和水稻,这在许多国家获得成功。林区的富养苔草沼泽经过挖沟排水筑台,造林成活率高,一般达90%以上。同时,沼泽中丰富的泥炭资源可作燃料。泥炭还可以制作土壤改良剂、营养土、营养钵等应用于园艺花卉。另外,在泥炭沼泽中,还蕴藏着在农业、工业、能源和环境保护等方面均有广泛用途的泥炭资源。但一切大规模的开垦和开发利用,必须经过充分的论证才能进行,要充分考虑到可能发生的生态后果。并且开发要有限度,在开发时要采取保护生态平衡的补充措施。