沼泽的水文特征与利用改造

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章 沼泽,沼泽是地表土壤层水,过饱和,的地段。,它是一种特殊的自然综合体，具有三个,基本特征,：,地表经常过湿或有薄层积水,其上生长湿生植物或沼生植物,有泥炭积累或无泥炭积累而仅有草根层和腐殖层，但均有潜育层存在。,第九章 沼泽,第一节 沼泽的形成,第二节 沼泽的类型,第三节 沼泽的水文特征,第四节 沼泽的分布,第五节 沼泽的利用改造,第六节 沼泽地的功能,第七节 国际湿地科学研究进展,第一节 沼泽的形成,沼泽地段的自然条件一般是地势低平、排水不畅、蒸发量小于降水量，地表组成物质粘重不易渗透。故主要分布在冷湿或温湿地带。其形成大致可分两种情况：,一、水体沼泽化,二、陆地沼泽化,一、水体沼泽化,主要指海滨沼泽化、湖泊沼泽化和河流沼泽化。,最常见的是,湖泊沼泽化,，它又可分,1.,浅湖沼泽化,和,2.,深湖沼泽化,两类。,1.,浅湖沼泽化,过程,是由水生植物或湿生植物不断生长与死亡，沉入湖底的植物残体在缺氧的条件下，未经充分分解便堆积于湖底，变成了泥炭，再加上泥沙的淤积，使湖面逐渐缩小，水深变浅，水生植物和湿生植物不断地从湖岸向湖心发展，最后整个湖泊就变成了沼泽。,2.,深湖沼泽化,过程,是由于水中生长长根茎的漂浮植物，其根茎交织在一起形成“浮毯”，浮毯可与湖岸相连。由风或水流带入湖中的植物种子便在浮毯上生长起来。,以后由于植物的不断生长与死亡，其残体便累积在浮毯上形成泥炭，当浮毯层发展到一定厚度时，其下部的植物残体渐渐沉入湖底，形成下部泥炭层。,随着时间的推移，由于上、下部泥炭层的扩大和加厚，以及湖底的填高，净水层渐渐减小，以致两者相连，湖泊就全部转化为沼泽。,二、陆地沼泽化,可分为,1.,森林沼泽化,和,2.,草甸沼泽化,过程。,1.,森林沼泽化过程,往往是由于森林的自然演替、采伐和火烧之后而形成的。,在寒带和寒温带茂密的针叶林区，由于森林阻挡了阳光和风，枯枝落叶层覆盖了地面，减小了地面蒸发，枯枝落叶层又拦蓄了部分地面径流，如遇土壤底层为不易透水的岩石或沉积层，就会使土壤过湿，引起森林退化，使适合这种环境的草类、藓类植物生长，从而森林逐渐演变成沼泽。,此外，森林采伐和火烧，可使土壤表层变紧，减少了水分蒸腾，使土壤表层过湿，为沼泽植物生长发育创造了条件，因而在采伐和火烧迹地上容易引起沼泽化。,2.,草甸沼泽化,过程，常发生在地势低平、排水不畅的地方。,疏丛草逐渐被密丛草所代替，植物残体在水不易流通的环境里，因分解不充分而转化为泥炭，草甸植被逐渐为沼泽植被所代替，草甸转化为沼泽。,第二节 沼泽的类型,一、根据发育阶段,，可分为,（一）低位沼泽,（二）中位沼泽,（三）高位沼泽,二、根据有无泥炭,，可分为,（一）泥炭沼泽,（二）潜育沼泽,（一）低位沼泽,也叫富营养型沼泽，它是沼泽发育的初级阶段。,其主要特征是；沼泽表面呈浅碟形；泥炭层不太厚；由于地表水和地下水补给丰富，水文状况尚未发生显著变化；沼泽植物以嗜养分植物为主（如莎草、芦苇等）。,一、根据发育阶段,（二）中位沼泽,也叫过渡型沼泽或中营养型沼泽，它是沼泽发育的过渡阶段。,其主要特征是：由于泥炭层的日益增厚，沼泽表层变得平坦；水分运动状况发生了改变；沼泽植物以中养分植物为主。,（三）高位沼泽,也叫贫营养型沼泽，它是沼泽发育的高级阶段。,其主要特点是：由于泥炭的不断累积，泥炭层较厚；沼泽表面中部凸起；沼泽中水文状况发生了显著的变化；沼泽植物以需养分少的为主（如水藓、羊胡子草等）。,二、根据有无泥炭,（一）泥炭沼泽,沼泽在发育过程中，死亡植物残体的累计速度大于分解速度，故有泥炭累计。,（二）潜育沼泽,沼泽在发育过程中，死亡植物残体的累计速度小于或等于分解速度，故无泥炭累计。,第三节、沼泽的水文特征,沼泽中的水分，由于受泥炭层及沼泽发育过程的制约，不同于一般地表水和地下水，是地表水和地下水的过渡型。具有特殊的水文特征：,第三节、沼泽的水文特征,一、沼泽的含水性,二、沼泽的透水性,三、沼泽的蒸发,四、沼泽径流,五、沼泽水量平衡,六、,沼泽的温度、冻结和解冻,七、沼泽水水质特征,一、沼泽的含水性,沼泽水大都以,重力水、毛管水、薄膜水、结合水,等形式存在于泥炭和草根层中。,重力水可沿斜坡流入排水沟或其他排泄区；毛管水、薄膜水和结合水都受分子力作用，不会从泥炭和草根层中自行流出。,当潜水出露地面成为地表积水或汇成小河、小湖、常年积水、季节积水或临时积水、片状积水，深度小于50厘米，有草丘时，水积于丘间洼地。,沼泽中草根层的结构呈海绵状，持水能力大。泥炭层也含有大量水分，按重量比计算，泥炭沼泽含水量一般为8994%。,可以说沼泽是一个无形的“,蓄水库,”。,二、沼泽的透水性,沼泽的透水性，指沼泽中的草根层和泥炭层的渗吸作用和渗透作用。,三、沼泽的蒸发,沼泽的蒸发，指水分自沼泽的表面直接汽化及自沼泽中植物叶面汽化。,四、沼泽径流,沼泽径流，指流向沼泽体或由沼泽体向小溪、河流以及湖泊汇聚的水流。,沼泽径流可分为沼泽地表径流和泥炭层径流。在沼泽发育的初级阶段，沼泽地表径流一般呈微弱流动状态。低位沼泽区受沼泽表面微地形的影响，一部分在湿洼地中呈明流流动，另一部分水通过草丘成渗透流，且流线网成向心状；在高位沼泽区，由于沼泽体中部表面凸起，因而形成辐射状流线网。,五、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，后者变化相对较大。泥炭层毛管发育良好，可使数米深的地下水上升至地表，且泥炭层吸热能力强，所以沼泽的蒸发较强烈，,蒸发量接近甚至大于自由水面,。,沼泽蒸发量的大小与沼泽类型、气候条件及沼泽蓄水的多少有关。,据计算，在沼泽的水分支出中，蒸发消耗的水量约占,75%,，径流支出占,25%,。,沼泽一般排水不畅，加以植物丛生，故沼泽水运动十分缓慢；据计算，泥炭层最上部流速每天只有23米。,六、,沼泽的温度、冻结和解冻,表面有积水或表层水饱和的沼泽，其表面温度及日变幅都小于一般地面，地表无积水而近于干燥的泥炭沼泽和干枯的潜育沼泽则相反。,温度日变化波及的垂直深度一般均很小。,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。,例如，三江平原，7月间正值盛夏，沼泽表面温度可高于20，但有的沼泽表面以下仍有冻层存在。,七、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。,水体混浊、呈黄褐色。因有机酸和铁锰含量较高，沼泽水面常出现红色。沼泽水矿化度较低，除干旱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3.57.5，呈酸性和中性反应、弱酸性反应多，腐植质的含量从每升几毫克到每升上百毫克不等。,利用我国大部分沼泽分布于低平而丰水的地段，土壤潜在肥力高，是中国进一步扩大,耕地,面积的重要对象，但需采取改良措施。,沼泽地上生长有多种牧草，可辟为,牧场,。青藏高原上的沼泽草场是当地重要的冬春牧场。,森林沼泽不利于林木生长，目前，以排水疏干措施为主的改沼育林工作已在中国,林区,逐步开展。,沼泽地蕴藏的,泥炭资源,在工农业生产中具有广泛用途，沼泽地生长的芦苇等纤维植物是,造纸,工业的重要原料。,沼泽区还有许多,水禽,栖息和一些,药用植物,、,蜜源植物,和,野果,可供利用。,第四节 沼泽的分布,一、全球沼泽分布,二、中国沼泽分布,第四节 沼泽的分布,一、全球沼泽分布,全球,沼泽面积约为112万平方千米，占陆地面积的0.8。主要分布于北半球的寒冷地区，其中以加拿大、欧亚大陆北部最为集中。,二、中国沼泽分布,我国,的沼泽总面积约11万平方公里，占全国陆地面积1.15。主要分布在以下三个地区：,（一）沿海地区,主要指长江口以北的沿海新淤滩地，一般分布于高潮线以下地区。在浙江和台湾西部沿海也有零星分布。,（二）河流泛滥地区,为东北,三江,（黑龙江、松花江、乌苏里江）,平原,、嫩江和松花江汇合处、新辽河北岸等地区。地势低平、排水不良、蒸发量小。,（三）高原、高山地区,青藏高原、大小兴安岭等地区。由于冬季地面积雪，次年春、夏季表层冰雪消融，下面仍为不透水的冻土层，故地面常积水，杂草和苔藓等植物丛生，形成沼泽。,若尔盖高原沼泽区,，是中国,最大,的,泥炭,沼泽集中分布区。属四川省阿坝藏族自治州若尔盖和红原两县。,全区沼泽总面积近30万公顷。泥炭层覆盖几遍及谷底、阶地与湖滨，而且不同源地形成的泥炭沼泽已相互联结，形成了许多巨大的复合沼泽体。,泥炭层的厚度一般为23米，最厚可达910米。,第五节 沼泽的利用改造,沼泽的利用改造是多方面的，根据沼泽分布地区的自然条件、沼泽发育的不同阶段加以具体分析，研究其改造和合理利用的途径。,（,l,）利用沼泽地开垦成农田,（,2,）综合利用沼泽中的泥炭,（,3,）利用沼泽植物,（,4,）其他方面的利用,第六节 沼泽地的功能,一、生态效益功能,二、调蓄洪水，防止自然灾害。,三、沼泽地的经济效益,四、沼泽地的社会效益,一、生态效益功能,维持生物多样性。,沼泽地的生物多样性占有非常重要的地位。依赖沼泽地生存、繁衍的野生动植物极为丰富，其中有许多是珍稀特有的物种，是生物多样性丰富的重要地区和濒危鸟类、迁徙候鸟以及其它野生动物的栖息繁殖地。在,40,多种国家一级保护的鸟类中，约有,1/2,生活在湿地中。,中国是沼泽地生物多样性最丰富的国家之一，亚洲有,57,种处于濒危状态的鸟，在中国沼泽地已发现有,31,种；全世界有鹤类,15,种，中国沼泽地鹤类占,9,种。中国许多沼泽地是具有国际意义的珍稀水禽、鱼类的栖息地，天然的沼泽地环境为鸟类、鱼类提供丰富的食物和良好的生存繁衍空间，对物种保存和保护物种多样性发挥着重要作用。,沼泽地是重要的遗传基因库，对维持野生物种种群的存续，筛选和改良具有商品意义的物种，均具有重要意义。,二、调蓄洪水，防止自然灾害,。,沼泽地在控制洪水，调节水流方面功能十分显著,。沼泽地在蓄水、调节河川径流、补给地下水和维持区域水平衡中发挥着重要作用，是蓄水防洪的天然,海绵,。,此外，可以通过沼泽地的蒸发在附近区域制造降雨，使区域气候条件稳定，具有调节区域气候作用。,降解污染物,。随着工农业生产和人类其它活动以及径流等自然过程带来农药、工业污染物、有毒物质进入沼泽地，沼泽地的生物和化学过程可使有毒物质降解和转化，使当地和下游区域受益。,三、沼泽地的经济效益,提供丰富的动植物产品。,有些湿地动植物还可入药；有许多动植物还是发展轻工业的重要原材料，如芦苇就是重要的造纸原料；湿地动植物资源的利用还间接带动了加工业的发展；中国的农业、渔业、牧业和副业生产在相当程度上要依赖于湿地提供的自然资源。,提供矿物资源。,沼泽地中有各种矿砂和盐类资源。中国的青藏、蒙新地区的碱水湖和盐湖，分布相对集中，盐的种类齐全，储量极大。盐湖中，不仅赋存大量的食盐、芒硝、天然碱、石膏等普通盐类，而且还富集着硼、锂等多种稀有元素。中国一些重要油田，大都分布在沼泽地区域，沼泽地的地下油汽资源开发利用，在国民经济中的意义重大。,四、沼泽地的社会效益,观光与旅游。沼泽地具有自然观光、旅游、娱乐等美学方面的功能，中国有许多重要的旅游风景区都分布在沼泽地区域。,第七节 国际湿地科学研究进展,一、魁北克,2000-,世纪湿地大事件,湿地,(wetland),是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，在土壤浸泡在水中的特定环境下，生长着很多湿地的特征植物。湿地广泛分布于世界各地，拥有众多野生动植物资源，是重要的生态系统。很多珍稀水禽的繁殖和迁徙离不开湿地，因此湿地被称为“鸟类的乐园”。湿地强大的的生态净化作用，因而又有“地球之肾”的美名。,湿地和沼泽的主要区别是在它们那里生长的物种不同，沼泽主要是低等的动植物，而湿地是高等的动植物。,魁北克,2000 -,世纪湿地大事件活动是由第六届国际湿地大会、第,11,届国际泥炭大会、第,21,届湿地科学家学会年会和第,12,届国际沼泽保护协会学术会议组成的。该活动于,2000,年,8,月在。该活动于,2000,年,8,月,6,12,日在加拿大东部圣劳伦斯河畔的历史名城魁北克举行。,会前野外考察,7,月,28,日开始，会后野外考察活动延至,8,月,19,日结束。,其使命为,:“,通过所有与湿地和泥炭地有关的各项工作的富有成效的努力,即包括各个国家和国际上湿地和泥炭地科学、政策、管理、合理资源利用方面的各项工作,使人类进一步加深对世界上的泥炭地和湿地的认识,使大自然馈赠于人类的这些宝贵资源和环境能够可持续发展”。,本项活动由国际生态学会、国际泥炭学会,、国际湿地科学家学会,(SWS),和国际沼泽保护协会联合主办,由加拿大环境部承办。来自,74,个国家的约,3000,位代表出席了这次湿地学术活动。,二、世纪湿地大事件活动基本共识,1),湿地科学成为为,21,世纪科学研究的重点学科和研究领域。,2),湿地科学研究队伍与研究领域不断扩大。,3),世界各国湿地科学发展水平不平衡,发展中国家与发达国家的研究水平的差距缩小。,三、,国际湿地科学研究主要前沿领域、热点问题和发展趋势,1),湿地保护与管理研究,2),湿地发育与演化研究,3),新技术与新手段在湿地科学研究中的应用研究,4),湿地生态系统的生态过程与动态研究,5),湿地温室气体排放、温室效应和全球环境变化研究,6),人工湿地构建和退化湿地恢复与重建研究,7),湿地生态系统健康与评价研究,8),湿地、泥炭地与泥炭开发与合理利用研究,1),湿地保护与管理研究,:,国际上对湿地保护倍加重视,此次活动涉及到湿地保护主题的学术讨论会就达到,18,个,论文数百篇。在湿地保护的战略、方针、政策与技术方法等方面提出很多新的见解与观点。,提供很多湿地保护的示范区建设的方法与技术和世界上重要湿地保护的计划与方案,如对佛罗里达大沼泽地湿地、亚马逊流域湿地、五大湖区湿地、尼罗河湿地、西伯利亚湿地、墨西哥湾湿地等区域国际上重要湿地都提出新的保护方案。反映湿地保护研究的最新成果。,2),湿地发育与演化研究,:,湿地发育与演化作为湿地理论研究的核心问题,现在更注重于发育和演化过程与规律,详细的演化韵律及其演化机制研究。演化过程研究不仅注重从时间系列上,而且也注重空间系列研究。,各国学者在揭示演化规律上做出很大努力。特别着重探讨湿地演化的高分辨率与高精度研究与人类活动干扰下的湿地演化过程。,泥炭地剖面孢粉和泥炭植物残体采样间距已达到1cm , 高精度的泥炭植物残体、人工植被孢粉分析和藻类鉴定应用于湿地演化过程研究 。人类活动干扰后湿地演化逆转过程,在日本已经发现实例,进一步论证了世界湿地发育具有多模式,湿地发育模式存在显著的区域差异。,3),新技术与新手段在湿地科学研究中的应用研究,:,大量新技术和新手段应用,有力地推动了湿地研究的深入。,3S,技术越来越普遍地应用于湿地资源调查、湿地编目、湿地功能评价和湿地保护研究,尤其在湿地景观动态和退化湿地监测方面应用,取得深入的进展。一大批新型高精度和高准确度的湿地自动监测仪器设备研制和应用,大大推进了湿地生态过程研究。,例如，湿地多功能水质自动观测仪、湿地水文实验室和湿地自动水样采样器等仪器设备已形成功能各异、用途多样的系列化产品,湿地自动气候观测站使长期湿地环境监测成为可能。,AMS,碳同位素测年和氧同位素等技术的应用,构建了湿地发育与演化的牢靠的时间框架、提高了古环境重建的精度。计算机技术应用湿地过程研究,建立有科学价值的数学模型,深化了机理研究。,4),湿地生态系统的生态过程与动态研究,:,湿地生态过程及其机理研究十分活跃。湿地化学过程侧重研究各类湿地,C,、,N,、,S,、,P,等大量元素和重金素微量元素循环,沉积物、枯落物的积累和降解及微生物在养分循环中的作用,营养元素循环与湿地生态功能的关系,重金属元素的富集、迁移和转化研究,湿地净化水质的过程与机理,杀虫剂与除草剂在湿地中的迁移与降解。,湿地生物过程研究更加注意长期定位和模拟实验研究,如法国和美国分别进行长达,55,年和,30,年的监测研究,分别对自然与人类活动对盐沼植被干扰及其响应和海岸盐沼植物生长、分解、积累过程与种群动态进行研究。随着人类活动影响加剧,人类活动与湿地动态变化关系成为湿地研究的新热点。,5),湿地温室气体排放、温室效应和全球环境变化研究,:,湿地被认为是世界最重要的温室气体排放源,所以湿地温室气体研究发展很快,由以往简单的湿地温室气体排放规律研究向排放机制研究发展,从仅对少量类型湿地进行研究向多类型湿地研究；,从短期监测向长期监测发展,从孤立的排放研究向排放与环境因子关系研究发展,从描述性研究向模型研究发展,从限于,C,和,CH4,气体研究向其它温室气体研究发展。,主要侧重于不同类型湿地,(,各类自然与人工湿地,),温室气体通量与模型不同水平温室气体排放的气候效应研究。,6),人工湿地构建和退化湿地恢复与重建研究,:,注重湿地生态恢复理论、湿地生态恢复技术和湿地恢复方案确定研究。主要根据湿地生态系统的特点和功能,依据恢复生态学理论和方法,侧重湿地生境恢复技术,提高湿地基地恢复,湿地水文状况恢复和湿地土壤恢复。目前大多侧重在退化规律、机制及恢复技术方面的探讨。,7),湿地生态系统健康与评价研究,:,作为湿地研究的新概念和新领域,其研究刚开始起步,但进展很快。主要侧重湿地生态系统健康的概念,湿地生态系统诊断指标,湿地生态系统健康恢复,湿地生态系统健康研究时间与空间尺度,湿地生态系统设计和湿地生态系统健康的数量评价等领域研究。,过去主要集中在湿地的化学与生物指标,现在又引进物理指标。使湿地健康诊断指标更趋于,完善。美国环境保护局,(,（,EPA,） 提出的一些指标在管理实践上效果良好。,8),湿地、泥炭地与泥炭开发与合理利用研究：,致力于开发新型泥炭产品和性能更好的泥炭生产机械设备,如泥炭处理废水产品等,不断地满足市场需要,提高了工作效率,。新开发的泥炭产品以类型多、质量优、成本低、用途广为主要特点。湿地、泥炭地利用也取得了很好的成果,特别加强了采后泥炭地和人类活动过程对泥炭性质的影响及其机制研究。,不断应用新型仪器进行泥炭特殊性质研究,如利用近红外光谱仪进行泥炭能量测量取得可喜的进展。泥炭萃取设备也取得新突破新型的泥炭开采与产品生产设备性能更加优越。,