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沼澤

(地理學術語)

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沼澤是地表及地表下層土壤經常過度濕潤,地表生長着濕性植物和沼澤植物,有泥炭累積或雖無泥炭累積但有潛育層存在的土地。 [1] 
沼澤的形成主要取決於地貌條件和水熱狀況。 [2] 
地球上除了南極地區還沒有發現沼澤外,其餘各地都有沼澤分佈。總的來説是北半球多於南半球,而且多分佈在北半球的亞歐大陸與北美洲的亞北極帶、寒帶和温帶地區。南半球的沼澤面積較小,主要分佈在熱帶和部分温帶地區。世界上最大的泥炭沼澤區在西伯利亞西部低地,它南北寬800公里,東西長1800公里,堆積了全球40%的泥炭。我國的沼澤則主要分佈在東北三江平原和青藏高原等地。 [3] 
(概述圖參考來源: [4] 
中文名
沼澤
外文名
swamp,marsh
拼    音
zhǎo zé
古    稱
沮澤,沮洳
物質組成
幹物質
形成因素
水分、氣候、地貌

沼澤基本釋義

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沼澤 沼澤
沼澤的基本解釋為低窪積水、雜草叢生的大片泥淖區。 [5] 
廣義的沼澤泛指一切濕地。狹義的沼澤強調泥炭的大量存在。 [5] 
各國文獻中用語不同。俄語中SOЛOTO一詞指泥炭層達到30釐米以上(未硫幹狀態)的濕地。英語中則存在幾個名詞分指不同類型的沼澤,而且各家學者所賦予的含意也不盡相同。但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”。marsh和swamp則常指礦質土壤的濕地,marsh以草本植物為主,swamp以木本植物為主。日本統稱為“濕原”,把有泥炭的特稱“泥炭地”。 [5] 

沼澤形成原因

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土壤表層長期過濕是沼澤形成的直接原因。
土壤長期過濕的原因是:(1)草甸、低窪地由於坡降平緩和土地黏重,地表水排泄不暢或下滲困難;(2)森林採伐地區或火燒跡地由於失去樹木的巨大吸水作用,土層的水平衡遭到破壞;(3)由於泉水經常出露形成的地下水溢出帶;(4)灌區由於過量灌溉等。此外,在凍土地帶適合低等植物生長的地方,因季節性融凍作用,也會促成沼澤化過程。有的沼澤在發育過程中,因死亡植物殘體的累積速度大於分解速度,便出現泥潭累積層,稱泥炭沼澤,寒温帶的大多數沼澤即屬此類;有的沼澤植物殘體的累積速度小於或等於分解速度,只出現一定厚度的草根層,稱潛育沼澤,中國東北三江平原的大多數沼澤即屬此類。 [6] 

沼澤沼澤類型

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關於沼澤的分類,國際上沒有統一的標準,我國也沒有公認的分類標準和分類方案。 [7]  目前主要有以下分類方式和類型:

沼澤發育過程分類

根據泥炭沼澤的發育過程,主要是泥碳的累積過程可分為低位、中位和高位沼澤,即富營養、中營養和貧營養沼澤。 [8] 
富養沼澤,又稱低位沼澤,是沼澤發育的最初階段。沼澤表面低窪,經常成為地表徑流和地下水彙集的場所。水源補給主要是地下水,隨着水流帶採大量礦物質,營養較為豐富,灰分含量較高。水和泥炭的pH值呈酸性至中性,有的受土壤底部基岩影響呈鹼性。如中國川西北若爾蓋沼澤的泥炭呈鹼性反應,就是因為該區基岩多為灰質頁岩與灰巖夾層,pH值多在8左右。富養沼澤中的植物主要是苔草、蘆葦、嵩草、木賊、榿木、柳、樺、落葉松落羽松水松等等。 [8] 
貧養沼澤,又稱高位沼澤,往往是沼澤發育的最後階段。隨着沼澤的發展,泥炭蘚增長,泥炭層增厚,沼澤中部隆起,高於周圍,故稱為高位沼澤或隆起沼澤。水源補給僅靠大氣降水,水和泥炭呈強酸性,pH值為3~4.5。灰分含量低,營養貧乏,故名。沼澤植物主要是苔蘚植物和小灌木杜香、越橘以及草本植物棉花莎草,尤其以泥炭蘚為優勢,形成高大蘚丘,所以貧養沼澤又稱泥炭蘚沼澤。主要分佈在北方針葉林帶,由於多水、寒冷和貧營養的生境,泥炭蘚成為優勢植物,還有少數的草本、矮小灌木及喬木能生活在泥炭蘚沼澤中,例如羊鬍子草、越橘、 落葉松等,優勢植物是泥炭蘚屬 [8] 
中養沼澤,又稱中位沼澤,屬於上述兩者之間的過渡類型,由雨水與地表水混合補給,營養狀態中等。有富養沼澤植物,也有貧養沼澤植物。苔蘚植物較多,但尚未形成蘚丘,地表形態平坦。 [8] 

沼澤泥炭積累分類

由於沼澤地的土壤有泥炭土與潛育土之分,沼澤可分為泥炭沼澤潛育沼澤兩大類。 [8]  泥炭沼澤分佈不廣,泥炭層積累不厚,多為幾十釐米或1米左右。潛育沼澤分佈較廣,這類沼澤地表長期過濕或有薄層積水,土層嚴重潛育化,有較厚的草根層,但無泥炭積累。 [9] 

沼澤植被情況分類

按植被生長情況,可以將沼澤分為草本沼澤泥炭蘚沼澤木本沼澤草本沼澤的類型多、分佈廣,常年積水或土壤透濕,以苔草及禾本科植物佔優勢,幾乎全為多年生植物,很多植物具根狀莖,常交織成厚的草根層或浮氈層,如蘆葦和一些苔草沼澤。泥炭蘚沼澤主要分佈在北方針葉林帶,由於多水、寒冷和貧營養的生境,泥炭蘚成為優勢植物,還有少數的草本、矮小灌木及喬木能生活在泥炭蘚沼澤中,例如羊鬍子草、越橘、落葉松等。木本沼澤的植被以木本中養分植物為主,沼澤地是纖維植物、藥用植物、蜜源植物的天然寶庫,是鳥類、魚類棲息、繁殖和育肥的良好場所,具有濕潤氣候、淨化環境的功能。 [10] 

沼澤地貌條件分類

根據地貌條件和我國沼澤的特點,可分為平原沼澤高原沼澤山地沼澤。東北三江平原是我國面積最大、集中連片的低平原沼澤區,以草本潛育沼澤為主,部分地區發育有泥炭沼澤。大、小興安嶺和長白山區分佈有典型的山地沼澤,發育着我國少有的落葉松-狹葉杜香-泥炭蘚沼澤和落葉松-越桔-泥炭蘚沼澤,山地沼澤藴藏着豐富的生物資源和泥炭資源。高原沼澤是世界上特殊的沼澤類型。20世紀60年代初,研究人員曾對若爾蓋山原沼澤進行調查研究,發現紅軍二萬五千里長徵所經過的草地,原來不但是我國而且是世界上最集中連片的高原沼澤區。 [7] 

沼澤沼澤生態

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沼澤裏的植物茂盛,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,甚至很大部分是苔蘚。荷花蓮花也是沼澤濕地的常見植物,它們就屬於挺水植物。一些喜濕和耐澇的樹種會在沼澤里長得很大,一個明顯特徵是它們的根基往往很粗。另外沼澤中還生活着多種動物,形成了不同類型的生物羣落 [8] 

沼澤沼澤植物

沼澤植物生長在地表過濕和土壤厭氧的生境條件下,其基本生活型以地面芽植物和地上芽植物為主。密叢型的莎草科植物如苔草屬、棉花莎草屬,蒿草屬等佔優勢,用地面芽分櫱的方式,適應於水多氧少的環境,並形成不同形狀的草丘:點狀、團塊狀、壟崗狀、田埂狀等。後三種草丘的形成,除與組成植物的生物學特徵有關外,還與凍土的融蝕有關。它們是形成泥炭的主要物質來源。此外,沼澤植物一般莖的通氣組織發達,這也是對氧少的適應。 [8] 
森林沼澤中有高位芽和地上芽的喬木和灌木。貧養沼澤中喬木發育不良、孤立散生、矮曲、枯梢、生長慢,形成小老樹。如中國興安嶺的沼澤中,樹齡150年的興安落葉松樹高才4.5米;北美的北美落葉松,樹齡150年,樹高僅30釐米。灌木有樺屬、柳屬。小灌木有杜香屬、越橘屬、地桂屬、酸果蔓屬、紅莓苔子屬等。它們在貧養沼澤中,往往形成優勢層片,種類多,蓋度大。 [8] 
在中養和貧養沼澤中,地面芽苔蘚植物種類多,蓋度大,常形成緻密的地被層和蘚丘。其中以泥炭蘚最發達。泥炭蘚丘高度不一,中國和日本的蘚丘一般較矮,小於0.5米,歐洲和北美的稍高。 [8] 
根據沼澤水和泥炭的營養狀況的不同,沼澤植物分富養植物貧養植物。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,如泥炭蘚和檜葉金髮蘚,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。中國有多種茅膏菜和豬籠草,北美有瓶子草和捕蠅草,南美火地島則有茅膏菜和捕蟲菜。 [8] 

沼澤沼澤動物

不同類型的沼澤棲居着不同的動物。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、爬行類、兩棲類、魚類和無脊椎動物昆蟲等。哺乳類以水獺、水田鼠、水鼩為代表。鳥類最多,有多種鷸類、涉禽類的鶴和鷺、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。在水中有雙翅類的幼蟲等。草本沼澤中通常動物較多,如田鼠和麝鼠,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類,如熊、麂、狼等。森林沼澤土壤動物有寡毛類、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、蜘蛛和蜱蟎等。 [8] 

沼澤沼澤生物羣落

沼澤生物羣落因不同部位所受光、熱和濕度、空氣、基質等的影響不同,呈分層現象,由地面上不同高度直至土層的不同深度具有不同的結構和組成。 [8] 
森林沼澤化形成的沼澤,結構較複雜。富養森林沼澤的地上部分有喜光的喬木層,喜陰耐濕的灌木層,喜濕的草本層。草本層中草丘發達。地下部分由枯枝落葉層和泥炭層(有活根)組成。 [8] 
貧養森林沼澤的植物種類少,結構較簡單,地上部分由稀疏喬木形成疏林,林下為喜濕耐酸的小灌木層和泥炭蘚層,泥炭蘚掩埋部分或全部草丘,有時沒有喬木。地下部分有泥炭層(含有少數活根)。 [8] 
中養森林沼澤屬於上述兩類沼澤之間的過渡類型。植物種類豐富,貧養和富養植物都有,因而結構較為複雜。地上部分有喬木層、灌木層、小灌木層、草木層、蘚類地被層,沒有蘚丘。地下有泥炭層(含有活根)。 [8] 
湖泊形成的沼澤,初期時,植物依水的深度和光照條件,從湖岸向湖心呈水平帶狀分佈,分苔草植物帶、挺水植物帶、浮水植物帶和沉水植物帶,前兩帶組成沼澤。發育至中養階段時,湖面出現苔草和泥炭蘚層。貧養沼澤階段,湖盆堆滿泥炭,湖面以泥炭蘚層為主,地表隆起。 [8] 
中國青藏高原蒿草苔草沼澤剖面圖 中國青藏高原蒿草苔草沼澤剖面圖 [11]
草甸沼澤化形成的草叢沼澤,隨水文狀況不同,而有草丘和丘間濕窪地之分。丘上潮濕,植物豐富,苔草為優勢種(在高山和高原以嵩草為主)。其間夾有雜類草,丘間窪地積水,生長喜濕植物。地下部分有草根層和泥炭層(中有少數活根)。 [8] 
歐洲尚有各種高(貧養)、低(富養)位鑲嵌沼澤。泥炭丘崗可高達數米,生長泥炭蘚、地衣和小灌木;濕窪地有莎草科等有花植物和苔蘚。 [8] 

沼澤物質循環

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沼澤碳的循環

沼澤中的,是來自大氣和溶解於水中的二氧化碳,以及泥炭中的有機物質的分解。沼澤的碳循環,首先是植物進行光合作用,固定大氣中的二氧化碳,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,產生二氧化碳,返回土壤和大氣中,完成碳的簡單循環過程。其次是在植物殘體通過泥炭化過程形成泥炭,在需氧性細菌作用下,泥炭中有機物質被分解,釋放出的二氧化碳參加生態系統碳素循環。在泥炭的有機物質中含有纖維素和半纖維素等。多糖類物質,在細菌、真菌和少數放線菌所分泌的水解酶的作用下,分解為單糖,如葡萄糖等。葡萄糖在不同條件和不同微生物作用下的分解產物有很大差異。沼澤地表有常年積水和季節性積水兩種情況,這兩種不同情況下二氧化碳的釋放過程不同。季節性積水沼澤在乾季時,葡萄糖經需氧性的細菌和真菌的分解,最後產生二氧化碳、水和能量,二氧化碳返回土壤和大氣中。常年積水沼澤或季節性積水沼澤在雨季時,葡萄糖經厭氧性細菌分解,首先形成有機酸二氧化碳,最後釋放出甲烷和氫氣。二氧化碳為中間產物,部分返回大氣中。 [11] 
泥炭中含碳量的比較 泥炭中含碳量的比較 [11]
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,還隨着地質年代而增加。據估算,含碳量增加2~3%,需要5 000~8 000年。因為碳聚積是依靠緩慢進行的次生縮合過程、脱水過程和脱羧基作用 [11] 
煤是含碳物質,可能是古代沼澤中的植物殘體形成的泥炭,在漫長的地質時期中經壓力成岩作用而形成的。煤由於地殼變動才露出地表,經過風化或人類燃燒,以二氧化碳的形式被釋放到大氣中,參與地球碳的循環。這種通過沉積物的碳循環的週期比大氣碳循環長得多。 [11] 

沼澤氮的循環

氮循環過程比碳循環複雜。沼澤生態系統中氮素的來源有大氣中的遊離態氮、降水攜帶的少量硝態氮和銨態氮,還有泥炭中的含氮有機物質,如蛋白質、腐植酸、生物鹼等。 [11] 
大氣中的遊離態氮,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,故榿木沼澤中,氮的含量較多。 [11] 
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,經過複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乾季泥炭的表層,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,氧化為亞硝酸硝酸鹽類,被植物吸收。 [11] 
泥炭中含氮量 泥炭中含氮量 [11]
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。反硝化細菌亞硝酸硝酸鹽作為氧的來源,將化合態氮轉化為遊離態氮返回大氣中,實現了氮的循環。 [11] 
泥炭中的含氮化合物90%以上是有機態氮。泥炭含氮量隨着泥炭類型而不同,富養泥炭含氮量高,貧養泥炭含氮量低。 [11] 

沼澤水文特徵

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  1. 沼澤水的存在形式:大都以重力水毛管水薄膜水等形式存在於泥炭和草根層中。
  2. 沼澤水量平衡:蒸發量大、徑流量小是沼澤水量平衡的重要特點。
  3. 沼澤水的運動:沼澤徑流中除部分沼澤在個別時段有表面流外,大都是孔隙介質中側向滲透的沼澤表層流。
  4. 沼澤水質特徵:沼澤水富含有機質懸浮物,生物化學作用強烈。
  5. 沼澤的温度、凍結和解凍:表面有積水或表層水飽和的沼澤,其表面温度及日變幅都小於一般地面,地表無積水而近於乾燥的泥炭沼澤和乾枯的潛育沼澤則相反。沼澤温度日變化波及的垂直深度一般均很小。高緯地區的沼澤有凍結現象,當潛水位到達沼澤表面時,凍結過程開始較晚,凍結慢、深度小。當表層有機物近於乾燥時,冷卻快、凍結早,但下層凍結很遲緩,凍結深度也小。同理春天解凍遲、化透時間晚。 [12] 

沼澤利用保護

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沼澤既是土地資源,又有寶貴的泥炭和豐富的生物資源,此外它在保持地區生態平衡等方面,也具有一定意義。不能將沼澤看成“荒地”,盲目進行開墾。應根據沼澤類型和分佈地區的特點,把合理開發利用與保護結合起來。 [13] 
分佈在河源區的大面積沼澤,是水的貯藏體,具有蓄水保水作用,對涵養水源、調節河川徑流和河流補給起一定作用,它可以減少一次降雨對河流的補給量,削弱河流洪峯值和延緩洪峯出現時間,還使當年水不至完全流出,延長匯水時間。因此應加以保護。 [13] 
沼澤是天然的大水庫,它通過水麪蒸發和植物的蒸騰作用,增加大氣濕度,調節降雨,有利於森林和農作物生長,促進農、林、牧業的發展,同時對人體健康也有良好作用。因此,開發沼澤必須十分小心,防止因開發而破壞地區的生態平衡。 [13] 
沼澤中有許多動、植物資源。如蘆葦是造紙原料人造纖維和編織等原料,有很高的經濟價值。嵩草和苔草的嫩葉為牲畜喜食的優良牧草。森林沼澤中的漿果,如篤斯越橘、藍靛果忍冬等都可食用,又是釀酒原料。沼澤中還有許多藥用植物,如金蓮花、澤瀉、慈姑、泥炭蘚等。對這些植物資源,應有計劃地合理利用,並加以培育和保護。沼澤中植物豐富,水源充足,是一些候鳥,如珍貴的丹頂鶴黑頸鶴、天鵝和許多水鳥的棲息場所。對這些動物資源也應加強保護和管理。 [13] 
沼澤中的泥炭,含有大量的植物孢子和花粉,對研究古氣候、古植被的形成與演變,古地理的發展規律等方面,具有科學價值,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。另一方面,富養沼澤的地面較平坦,其中泥炭層薄的沼澤地,有一定潛在肥力,經過排水疏幹可改良成牧場,也可以開墾成為農田。可採用混土壓沙和挖排水溝等方式改造沼澤地,種植蔬菜和水稻,這在許多國家獲得成功。林區的富養苔草沼澤經過挖溝排水築台,造林成活率高,一般達90 %以上。同時,沼澤中豐富的泥炭資源可作燃料。泥炭還可以製作土壤改良劑營養土、營養缽等應用於園藝花卉。另外,在泥炭沼澤中,還藴藏着在農業、工業、能源和環境保護等方面均有廣泛用途的泥炭資源。但一切大規模的開墾和開發利用,必須經過充分的論證才能進行,要充分考慮到可能發生的生態後果。並且開發要有限度,在開發時要採取保護生態平衡的補充措施。 [13] 
參考資料
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