书城自然科学(探究式科普丛书)水草茂密的泥泞:沼泽
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第9章 自然瑰宝——沼泽与人类的关系

第一节矿藏丰富——泥炭

沼泽中有着丰富的动植物及矿产资源,对保护生物多样性十分重要。合理开发和利用沼泽,可以促进经济可持续发展。

1.最年轻的煤

泥炭地质考察证明,煤是由泥炭被深埋地下,经历了漫长的地质时期,在温度、压力不高的条件下逐渐转变而成的,所以从成煤的角度来说,泥炭就是最年轻的煤。

泥炭又叫草炭、泥煤,是沼泽环境特有的产物。在多水的条件下,死亡后尚未完全分解的植物残体,年积月累地堆积地表,形成较厚的松软的有机堆积层。在自然状态下,除了植物残体和完全腐殖质化的黑色腐殖质外,它含有大量水分,还含有泥沙。

国外的学者认为泥炭的有机物质部分应超过50%。在我国,有机质含量达30%以上的土壤就可称作泥炭。依据泥炭的蕴藏形式可分为表露泥炭和埋藏泥炭两种:现代泥炭沼泽中仍在不断堆积的泥炭,叫做表露泥炭;沼泽已消亡,堆积的泥炭被泥沙埋于地下,叫做埋藏泥炭。

泥炭是一种宝贵的自然资源,具有广泛的利用前途。在许多当地盛产泥炭的地方,泥炭被用来作为日常生活中的燃料使用。

2.最独特的泥炭

苏格兰人用泥炭烘烤已发芽的大麦,来制造苏格兰威士忌。使用泥炭烘干的大麦具有独特的烟熏味,这已经变成苏格兰威士忌的风味特色,称为泥炭度。

泥炭通常分为高位泥炭和低位泥炭两种。高位泥炭是由泥炭藓、羊胡子草等形成,主要分布在高寒地区,我国东北及青藏云贵高原有很多。高位泥炭含有大量的有机质,分解程度较差,氮和灰分含量较低,酸度高,pH值约为6~6.5或更酸。低位泥炭是由低洼处、季节性积水或常年积水的地方,它是无机盐养分较多的植物,如苔草属、芦苇属和冲积下来的各种植物残枝落叶,多年积累形成的,我国西南、华中、华北及东北有大量分布。

低位泥炭一般分解程度较高,酸度较低,灰分含量较高。低位泥炭常因产地不同而品质有较大差异。

3.最好的花土

泥炭是一种相当优良的盆栽花卉用土,因为它含有大量的有机质,质地疏松,透气透水性能好,保水保肥能力强,重量轻,没有病害孢子和虫卵。

目前,园艺事业发达的国家,在育苗和盆栽花卉中,多以泥炭作为主要盆栽基质,而腐叶土、腐殖土等早已成为过去。近几年来,泥炭在我国种植行业中开始普及,并且在吉林、肇庆、增城、四川都江堰市等地均有泥炭的生产和销售。

近年来,在提高农业产品数量和质量方面,人们对泥炭地生产力和泥炭的肥力给予很高评价,并充分肯定了其在农业生产的显着效益和广阔发展前景。同时,利用泥炭生产各种类型的新产品,也正在日益扩大,如从泥炭中提取蛋白饲料,用于生产生物生长剂和植物刺激素、不同类型的吸附剂、医药制剂等等。还有些泥炭可用于制成建筑材料、钻井稳定剂和稀释剂、陶瓷工业原料调整剂、水煤浆分散剂、污水处理剂、离子交换剂等。

泥炭在形成过程中,由于经过长期的淋溶以及本身分解程度差,所以本身所含的养分少,可根据需要加进足够的氮、磷、钾和其他微量元素来配制培养土,或在栽花过程中及时给予追肥补充。泥炭可单独用于盆栽,也可以和珍珠岩、蛭石、河沙、椰糠等配合使用。

目前,市面上出售的所谓花卉培养土,其主要成分就是泥炭。

第二节野生乐园——沼泽资源

沼泽号称地球的“二分之一肾”。顾名思义,沼泽在水循环中起到了不可替代的作用,可以说是天然水库。

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,在保持地区生态平衡等方面,它也功不可没。不能将沼泽看成“荒地”,盲目地进行开垦利用。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沼泽生态结合起来。

分布在河源区的大面积沼泽,具有蓄水保水作用,可以涵养水源、调节河流径流和河流补给。它既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,还使当年水不可完全流出,延长汇水时间。因此人们应加以保护。

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,不仅有利于森林和农作物生长,同时有益于人体健康。因此,人类开发沼泽必须十分小心,防止因开发而破坏了地区的生态平衡。

沼泽中有许多动、植物资源。如芦苇是造纸、人造纤维、编织物等原料,有很高的经济价值。嵩草和苔草的嫩叶是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,也可用来酿酒。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,人类应有计划地合理利用,并加以培育和保护。由于植物丰富,水源充足,沼泽是一些候鸟,如珍贵的丹顶鹤、黑颈鹤、天鹅和许多水鸟喜爱的栖息场所。对这些动物资源人们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,具有很高的科学研究价值。因此,我们不能把所有的沼泽都作为开发利用对象,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,经过排水疏干可改造成牧场,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,许多国家和地区在这方面已经获得成功。

在林区的富养苔草沼泽进行挖沟排水筑台,造林成活率相当高,一般达90%以上。但一切大规模的开垦和开发利用,必须要有充分的论证,要充分考虑到可能发生的生态后果;开发要有限度,在开发时要采取切实可行的保护生态平衡的补充措施。

旅游是“无烟产业”,现在国外的很多景区都把沼泽旅游作为特色项目。我国的若尔盖沼泽地区也推出了中国特色的红色长征草地旅游项目。让人们在身心愉悦的同时还能接受爱国主义教育。但是游客的增多也给景区带来了破坏环境的风险,所以一定要严格地制定环境保护措施,坚持环境与保护发展经济相结合。

第三节“清洁卫士”——沼泽的环境功能

随着环境的恶化,污水废水的处理问题早已迫在眉睫。传统的污水处理方法成本高,并常常导致二次污染问题。而沼泽是天然的“污水处理器”。

沼泽中有很多能够净化水质的植物。沼泽中还有许多挺水、浮水和沉水植物,这些植物能够在其组织中富集金属及一些有害物质,参与解毒过程,对污染物质进行吸收、代谢、分解,起到消除环境污染的作用。具体说来,沼泽湿地像一个天然的“过滤器”,有助于减缓水流的速度,当含有毒物和杂质(农药、生活污水和工业排放物)的流水经过湿地时,流速减慢有利于毒物和杂质的沉淀;一些湿地植物能有效地吸收水中的有毒物质,从而净化水质,使污水得到处理。

因为沼泽湿地能够分解、净化环境物,起到“排毒”、“解毒”的功能,因此被人们喻为“地球肾脏”。假如没有了沼泽湿地,好比一个人被割去了肾脏,地球将不可能存在。如氮、磷、钾及其他一些有机物质,通过生物体复杂的物理、化学变化并贮存起来,或者通过生物的转移(如收割植物、捕鱼等)等途径,永久地脱离湿地,参与到更大范围的循环中去。

据测定,在湿地植物组织内富集的重金属浓度比周围水中的浓度高出10万倍以上。正因为如此,人们常常利用湿地植物的这一特殊的生态功能来净化污染物中的毒物,有效地清除了污水中的“毒素”,达到净化水质的目的。如水葫莲、香蒲和芦苇等被广泛地用来处理污水,用来吸收污水中浓度很高的重金属镉、铜、锌等。在美国的佛罗里达州,有人做了如下实验,将废水排入河流之前,先让它流经一片柏树沼泽地(湿地中的一种),结果发现,废水中大约有98%的氮和97%的磷不见了,湿地惊人的清除污染物的能力令人惊叹不已。在印度的卡尔库塔市,城内专门设有一座污水处理场,所有生活污水都排入到那里,其污水处理费用相当低,成为世界的典范。

第四节植物“侵略者”——水葫芦

水葫芦是外来物种入侵的典型,一旦离开原产地的制约,就疯狂地蔓延生长,被称为“害草”。

水葫芦原产于南美洲巴西,由于受生物天敌的控制,仅以一种观赏性植物零散分布于水体。

1844年,在美国博览会上水葫芦曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠”。自此以后,水葫芦被作为观赏植物被世界各地引种栽培,现已在亚、非、欧、北美洲等数十个国家和地区造成严重危害。它在北纬40o(葡萄牙)至南纬40o(新西兰)之间的大部分热带、亚热带地区均有分布,并形成隐患。19世纪期间被引入东南亚,我国作为花卉种植于1901年引入。

20世纪30年代,水葫芦作为畜禽饲料引入我国内地各省,并作为观赏和净化水质的植物加以推广种植,后来逐渐逃逸为野生。由于它的无性繁殖速度极快,现已广泛分布于华北、华东、华中、华南和西南的19个省、自治区、直辖市,尤以云南(昆明)、江苏、浙江、福建、四川、湖南、湖北、河南等省的入侵严重,并已扩散到温带地区,如锦州、营口一带均有分布。

由于水葫芦繁殖迅速,又几乎没有竞争对手和天敌,所以它在我国南方江河湖泊中迅速发展,成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。加之我国北方河流有冻结期,水葫芦无法在自然状态下生存。因此,它主要分布于我国南方流域。近年来,随着全球变暖,水葫芦的危害区逐渐向北拓展。

据统计所知,在世界十大害草之中,水葫芦排名第二。它最大特点就是生命力极其旺盛,一株水葫芦在短短90天内就可繁殖25万株。水葫芦对它生活的水面采取了最野蛮的封锁:挡住阳光,使水下植物因得不到足够光照而死亡;破坏水下动物的食物链,导致水生动物死亡;同时,任何大小船只也别想在水葫芦的领地里来去自由;不仅如此,它还有富集重金属的能力,它死后的腐烂体沉入水底形成重金属高含量层,直接杀伤底栖生物。

第五节审时度势——人工湿地的研究与发展

随着工业的发展、水污染的加剧、以及淡水资源短缺与人民生活水平提高之间的矛盾日益加剧,水环境保护的任务也越来越艰巨。近年来,环境科学研究在迅速发展,人们正在积极探索水环境污染全球性问题,各种处理水污染的方法越来越多。其中,生态处理技术也就是人工湿地技术。由于人工湿地技术具有低投资、出水水质好、抗冲击力强、操作简单、建造和运行费用低(仅为传统二级污水处理厂的1/10~1/2)、维护方便、氨氮去除率高、能够使污水处理与环境生态建设有机结合等特点;它既可以处理污水,又能够创造城市生态景观,所以逐渐被越来越多的国家接受,并广泛应用。

用人工湿地来处理城市污水,是发达国家的生态处理法,近十年来才悄然兴起。它是为处理污水而在有一定长宽比和底面坡度的洼地上,人为地用土壤和填料(如砾石等)混合组成填料床,使污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动。同时,床体表面种植具有性能好,成活率高,抗水性强,生长周期长,美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇、蒲草等),形成一个独特的动植物生态体系。

我国于1990年建立了第一个人工湿地污水处理工程——白泥坑人工湿地处理系统。白泥坑人工湿地污水处理系统位于深圳市宝安区白泥坑村南500米处。水系沿山角流向海湾,属海洋性气候。占地面积189亩,日处理量3100立方米废水。运行费用很低,只有传统活性淤泥法的十分之一。

总得来说,人工湿地污水处理系统是一种较为可行的废水处理方式,因为它能充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最佳效益,因此具有较高的环境效益、经济效益及社会效益,特别适合于处理水量不大、水质变化不很大、管理水平不很高的城镇污水,如我国中、小城镇的污水处理。

人工湿地作为一种处理污水的新技术有待进一步改进,有必要更细致地研究不同地区特征和运行数据,以便在将来的建设中提供更合理的参数。