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第58章 沼泽(4)

这类沼泽多分布在大、小兴安岭和长白山地区,三江平原也有零星分布。组成该沼泽的木本为灌丛植物,如柴桦、油桦、赤杨;草本植物为苔草属的几种苔草,地表有稀疏的点状草丘,以地表水和大气降水补给,地表季节性积水或临时积水,有较薄的草根层,土壤为腐殖质沼泽土。这类沼泽常与木本-草本泥炭沼泽形成复合体,在山地可以认为是森林沼泽化的初期阶段,随着水分增多,分解能力减弱,草根层和植物残体进一步积累,将逐渐演替为木本-草本泥炭沼泽。另外,在中国福建、广东沿海和海南岛,零星分布着红树林,有人认为应属于木本-草本潜育沼泽。

中国沼泽的基本特征

沼泽作为特殊的景观,是由许多自然因素综合作用形成的。然而,这些要素受沼泽综合体的制约,本身又形成许多独有的特征。

(一)巨大的“蓄水库”

沼泽是地表水和地下水的过渡类型。一部分沼泽水停滞地表形成地表积水;另一部分水蓄贮于死亡的沼泽植物残体之中,形成壤中水。由于沼泽地表滞水和泥炭层(包括草根层)中充满大量水,故有人把沼泽称为“蓄水库”或“生物蓄水池”。

沼泽地表滞水,处于停滞或微弱流动状态,有常年积水、季节积水和临时积水3种情况,这些水主要来自大气降水、地下水和河湖泛滥水。在少水或干旱季节里,地下水位降低,临时积水或季节积水消失,常年积水变浅;进入多水季节,河湖水泛滥,地下水位上升,沼泽地达到饱和,水分逐渐聚积起来,沼泽积水面积扩大,可见这个“蓄水库”一年四季水位是不断变化的。

许多沼泽中发育有小河和小湖。在沼泽形成之前就已存在的叫原生小河和小湖;而在沼泽形成之后发育的称之为次生小河和小湖。例如若尔盖高原沼泽区的纳垒曲就是典型的原生小河,河流比降小,流速缓慢。小河两岸和河底部植物丛生,形成浮毡,局部地方也覆盖整个水面,形成伏流。该区的阿细龙河河岸和河底均为泥炭层,流速缓慢,水位变化不大,这种小河是在沼泽形成之后,由于积水多、渗透差以及向源侵蚀等原因形成的次生小河。

中国沼泽中的小湖多为沼泽化以前形成的,即为原生小湖。如三江平原的芦清河泡子,新疆博斯腾湖西部湖滨沼泽中数十个小湖,若尔盖高原沼泽中的江错湖和错拉湖等均为原生沼泽小湖。这类湖泊一般较浅,湖底丛生各种沉水植物和浮水植物,有较厚的腐泥沉积,湖岸多已泥炭化,随着湖泊沼泽化的发育,泥炭层增厚,湖水面缩小,甚至分裂成数个小湖。中国多为富营养沼泽,大面积的贫营养沼泽很少,因此尚未发现次生小湖。沼泽小湖和小河,是沼泽“蓄水库”中较为稳定的水体。

泥炭层或草根层是这一巨大“蓄水库”的地下蓄水池。其中所含的水以重力水、毛管水、薄膜水、渗透水和化合水等状态贮存于沼泽体内。重力水在重力作用下,可沿着斜坡流入排水沟,也可在沼泽表面形成湖泊和小河。当冰雪融化,大雨或河湖泛滥后。常出现明水,长时间或临时积于沼泽表面,形成各种形式的水文网。毛管水、薄膜水、渗透水和化合水都受分子力作用,不会自行从泥炭或草根层中流出,除毛管水和部分薄膜水可由植物根吸收并由植物枝叶散发和自然蒸发外,其他类型水都必须采取特殊方法,才能从泥炭层或草根层中除掉。

沼泽巨大的蓄水能力,与沼泽中草根层和泥炭层的特殊水文物理特性有关。因为沼泽土壤,特别是泥炭沼泽有巨大的持水能力。草根层较厚的潜育沼泽,持水能力多为200%~400%;泥炭沼泽较强,其中草本泥炭在400%~800%,藓类泥炭一般大于1000%。随着灰分含量和分解程度的增强,持水能力减弱。如低灰分、弱分解的藓类泥炭,具有较高的持水能力,它能保持大于本身绝对重复15~20倍的水量;灰分中等,中分解或强分解的草本和草木-藓类泥炭,它能保持大于本身重量3~9倍的水量。另外,沼泽底部的泥炭层或潜育层透水性弱,常常形成隔水层,使沼泽水不易下渗,得以蓄存,是形成“蓄水库”的基础。水在泥炭层中自表面向下渗透逐渐减弱。上部草根层的渗透系数平均在1~10厘米/秒,分解较弱的藓类泥炭可达20厘米/秒,而下部泥炭层的渗透系数在0001厘米/秒以下。泥炭的渗透能力随分解程度的增强和灰分含量的增高而减弱。中国泥炭灰分含量较高,沼泽具有明显的潜育层,大部由黏土和亚黏土组成,渗透弱,形成天然的隔水层,致使沼泽中长期贮存大量水分。

(二)蒸发是沼泽水分和热量支出的主要形式

沼泽中贮存大量水分,每年又有一部分水补给它,那么沼泽为什么没有变成湖泊和河流呢?原来沼泽每时每刻通过蒸发或植物蒸腾,源源不断地把自身的水无私地送给大气。这种水分交换是沼泽水分支出的主要形式。

在沼泽水平衡中,沼泽蒸发和植物蒸腾作用消耗水量所占的比例较大,而径流则较小。如三江平原的别拉洪河属沼泽性河流,该流域年平均蒸发量占总支出量的79%,多年平均径流量仅占21%。

根据三江平原沼泽小气候分析,蒸发耗热相当于辐射差额的80%左右,如1979年6月29~30日在毛果苔草沼泽地观测,一日内除夜间20时30分至次日2时30分,沼泽表面辐射差额为负值,此时段蒸发停止,其余时段沼泽蒸发耗热量均为热量消耗的主要途径。

(三)罕见的夏季霜冻

有人认为沼泽一昼夜间温度的变化如同沙漠一样剧烈,甚至我国北方及高寒山区的沼泽,夏季晴朗夜间亦有霜冻出现。

我们都知道,太阳光照射到沼泽表面,使地表温度升高,温度增高的地表又使靠近它的空气温度增高;还有一部分热量进入沼泽地深处,使土壤温度增高。根据各地沼泽小气候观测,分析沼泽地表、土壤和近地气层的温度变化可看出,夏季晴朗天气条件下,沼泽地表温度日较差很大,其中高寒山区更大,多在30~45℃,某些沼泽地最低温为负值,有轻微霜冻出现。从沼泽土壤温度的日变化看,夏季沼泽土壤温度比其他土壤低;沼泽土壤温度日变化传播的深度较其他土壤浅;干涸沼泽土壤温度日变幅较积水沼泽大。随着深度的增加,无积水沼泽的温度递减率大于积水沼泽;若积水条件相同,泥炭沼泽的温度递减率大于潜育沼泽。近地气层温度日变化。无论有无积水的沼泽,其20厘米高度均大于150厘米高度的日较差,进入夜晚气温明显下降,清晨出现最低温。积水沼泽日较差小于季节积水沼泽,无积水沼泽又大于耕地和草甸。

为什么沼泽地夏季温度日较差大,一些沼泽在晴朗的夜晚会出现霜冻呢?这与沼泽土壤的组成和热学性质有关(见冻结与解冻部分),加之沼泽植被改变了活动面,使活动面变成了活动层,白天茂密的植株逐渐的吸收一部分辐射热,使地面温度增高,夜间又和地面同时放射热量,因而造成沼泽地表强烈冷却,甚至出现霜冻现象。

(四)白茫茫的辐射雾

在中国北方及一些高寒山区的藓类和草本沼泽地上,每当夏季晴朗的夜晚或清晨,就会看到白茫茫的雾,笼罩着沼泽地的上空,与周围的草地、森林间有着明显的界线。这种雾对藓类和草本沼泽的生长发育具有一定的作用。夏季,当潜水位降低到40厘米以下时,沼泽的蒸发和植物的蒸腾作用减少了,常常看到,在白天炎热的时刻过后,沼泽中的藓类植物变成了白色,草本植物也近于枯萎了。但是,第二天经过一场雾后,这些植物又复活了,藓类植物重又饱含水分,草本植物也充满了生机。那么既没有降水,又没有地下水源补给,水分究竟是从哪里来的呢?原来是沼泽地上的辐射雾造成的。极小的雾滴,落在藓类和草本沼泽植物表面,其水量之大,不亚于1~2毫米的降水。停留在这些植物表面及藓类植物体内的水分,当日出后,又被蒸发掉。因此,这类沼泽有时早晨蒸发量很大。

这种雾是怎样形成的?在夏季晴朗的夜晚,沼泽表面因地面辐射散热急剧降温,引起贴地空气层变冷,由于冷空气只能保持极少量的水汽,其余水汽便凝结成很小的水滴——雾。另外随着气温的下降,近地气层相对湿度增大。从而看出,常年积水沼泽相对湿度一般很高,日落后温度降低,很快接近或达到饱和状态;季节积水沼泽,入夜后相对湿度也迅速增高,在夜间24时前后接近饱和。因此,夏季的清晨和夜晚,沼泽地常有雾出现。

(五)沼泽冻结与解冻缓慢

沼泽的冻结与解冻,在中国只出现于寒温带和温带地区,以及青藏高原、蒙新高原的高寒山区。在同一气候区,沼泽地的冻结与解冻过程均较矿质土缓慢,尤其是泥炭沼泽更为明显。常年积水沼泽与季节积水沼泽的冻解状况有很大差异。沼泽地的草根层、泥炭层和苔藓覆盖层愈厚,下层土壤的冻结过程也愈缓慢,冻结深度就愈小。常年积水沼泽比季节积水沼泽冻结要迟,冻结速度也慢。就东北地区来说,沼泽地冻结与解冻日期比其他土壤可延后1~2个月,甚至在盛夏,沼泽地一定深度仍有冻层存在,严重影响地表水的下渗,促进沼泽的形成和发育。

沼泽地的冻结和解冻迟缓,与沼泽土壤的水热特性及土壤温度的变化有关。沼泽土壤一般具有一定厚度的疏松草根层、泥炭层和藓被层,这些层次的容重小,孔隙度大。与其他土质相比,沼泽土壤的热容量大,导热率低,因此沼泽表层所获得的热量不易向下传递,土壤表层温度变化较大,下层温度变幅迅速变小。在60~80厘米处,一昼夜间的温度变化相当小。由于沼泽土壤温度不易上升,也不易下降,致使沼泽地冻结和解冻较一般土壤迟缓。甚至盛夏,在土壤的一定深度还有冻层存在。

(六)奇特的食虫植物

在泥炭藓沼泽中常常可以见到一种能吃虫子的植物——食虫植物。这类沼泽靠大气降水补给,生长着贫营养的泥炭藓和棉花莎草等植物,由于土壤(泥炭层)中缺乏植物能吸收的无机养分,生活在这类沼泽中的一些植物不得不靠捕捉昆虫,通过肉食摄取氮、磷、钾。这些植物生长有特殊的捕捉昆虫的“器官”。如狸藻在水中的茎上生有圆形的捕虫囊;茅膏菜圆形叶片的边缘密生有长腺毛。这些特殊的“器官”将昆虫捕获,再通过植物体内分泌的液汁,将昆虫消化、吸收以维持生活。

(七)具有旱生植物形态结构

沼泽中的一些植物,具有旱生性形态结构。也许人们会感到奇怪,沼泽本来是湿生或多水环境,为什么出现这种现象呢?在发育较重的泥炭藓沼泽中常常生长着狭叶杜香、越桔柳、甸杜、笃斯越桔等灌丛,植株矮、叶片小,革质、角质层厚,多呈灰绿色,有的叶背面长有灰白色绒毛;草本沼泽中的乌拉苔草、毛果苔草等叶缘曲卷,叶片纤细,且具光泽,这些都是早生形态结构,用以减少叶面的水分蒸腾。沼泽植物旱生形态结构构形成与沼泽特殊环境是分不开的。我们知道,泥炭是松软的植物残体堆积物,特别是藓类泥炭更疏松,蓄水能力强,雨前或降水以后,泥炭及其藓层达到饱和状态,水分充足,可是长时期不下雨,藓层水分蒸发,加之重力所产生的侧流,水位降低。因此,不能经常保证植物需水要求;泥炭具有热容量大,导热率低的特点,所以冻结的泥炭层很难融化,在中国北方沼泽中有季节冻土和永冻土的存在,也影响植物根茎吸收水分;泥炭沼泽中水质多呈酸性,特别是藓类沼泽,酸碱度更低,腐殖酸含量高,也制约着水分的吸收。这样,尽管沼泽水分丰富,但对一些植物来说也难以满足生育期的需要,出现了生理性干旱。这就是为什么沼泽中有些植物具有明显的旱生形态结构的缘故。

(八)特有的微地貌

沼泽中有许多密丛型根茎草本植物,如莎草科苔草属的许多种苔草,具有特殊的无性繁殖能力,它们有很强的分蘖能力,分蘖节逐年上升,并从分蘖节的地方再生出新的枝条,以适应空气不足和避免由于土层淤积埋没植物体而死亡,这样年积月累,死亡的根茎残体和活的根系盘根错节,交织在一起,形成草丘。在东北地区沼泽的边缘,以及流速缓慢的沼泽性河流的岸边,经常看到苔草形成的彼此孤立的草丘,每平方米3~5个,有的地段密度更大,以河边的草丘最高,可达50~70厘米;青藏高原沼泽区,嵩草形成的高大草丘,大多彼此连接成垅网状;新疆天山中部大小尤尔都斯盆地的沼泽,地表也有草丘分布。由此可见,沼泽植物形成草丘是对沼泽环境的适应,草丘微地貌是沼泽植物长期适应特殊环境的产物。

丰富的沼泽资源

中国是世界上沼泽类型最多的国家之一,虽然分布的面积不占首位,但沼泽蕴藏的资源却很丰富。旧社会由于生产力低下,把沼泽看成“无用之地”,沼泽资源基本没有得到利用,新中国成立后,随着国民经济的不断发展,沉睡的沼泽荒原才被唤醒,丰富的资源逐渐得到合理利用,在社会主义建设事业中将发挥重要作用。

(一)未来的耕地

中国是一个山地多平地少的国家,据统计,山地丘陵(含高原)占2/3,而耕地面积仅1436亿亩,占全国总土地面积的10%。如果按人口计算,平均每人只有12亩多。像中国这样一个人口众多的大国,要满足人民生活必需的粮食和经济作物,除提高现有耕地的单位面积产量外,还必须适当扩大耕地面积。然而,中国开发历史悠久,对土地资源的利用已比较充分,可供再开发的好土地基本没有了,必须创造条件向其他类型的荒地索取耕地。

中国沼泽约17亿亩,占现有耕地面积的1/10多,是中国主要荒地类型之一,也是可供开垦的主要对象。开垦沼泽地比开垦其他类型的荒地容易,而且还具备许多有利条件:第一,沼泽大部分发育在广阔的阶地和河漫滩,坡度小,切割微弱,开垦后很少水土流失;地面平整、集中连片的沼泽,开垦后适宜机械化作业和水利工程的建设,又便于经营管理和规划治理,很适合建立大型国营农场。第二,水源充足,不论地表水还是地下水,都比较丰富,开垦后作物需水能得到保证。第三,土壤潜在肥力高,有机质含量丰富,开垦后营养成分逐渐释放,能不断满足作物生长发育的需要。此外,开垦沼泽地还不与林牧业争地。这些都是作为耕地的基本有利条件。但是,也应当看到,中国沼泽类型多,受区域自然条件的限制,沼泽的利用存在着明显的差异,并不是所有的沼泽都适宜开垦为耕地,只有那些积水不深、易于排水的潜育沼泽和薄层泥炭沼泽才是开垦的对象。