书城科普读物地球上的水资源
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第19章 沼泽

沼泽是地表多年积水或土壤层水分过饱和的地段。我国各地群众习惯用湿地、草滩地、苇塘地、甸子等来称呼沼泽。沼泽地区一般地势低平,排水不良,蒸发量小于降水量。它具有三个基本特征:

(1)地表经常过湿或有薄层积水;(2)生长沼生或湿生植物;(3)有泥炭积累或有草根层和腐殖层,均有明显的潜育层。

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,其中以加拿大北部、欧亚大陆北部最为集中。

我国沼泽总面积约有11万平方千米,占国土面积的1.15%。主要分布在以下三个地区:

(1)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沼泽分布。

(2)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以及新辽河北岸等地区。

(3)高原、高山地区为青藏高原、大小兴安岭等地区。由于冬季地面积雪,次年春、夏季表层冰雪融化,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。

沼泽的形成是各种自然因素综合作用的结果。地表水分过多是形成沼泽的直接因素,地势低平、排水不畅、渗透困难等,是造成地表水分积聚的主要因素。因而,气候湿润的地区最有利于沼泽的形成和发育。沼泽的形成,可分为水体沼泽化和陆地沼泽化2大类。

(1)水体沼泽化是指江、河、湖、海边缘或浅水部分由于泥沙沉积,水草丛生,逐渐演变成沼泽。

水体沼泽化中常见的是湖泊沼泽化,以浅湖沼泽化为最多。浅水湖泊湖岸倾斜平缓,有利于水草丛生。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蔓延,最后整个湖泊就变成了沼泽。

在深水湖泊的背风岸水面上常长满了许多长根茎的漂浮植物,它们的根茎相互交织成网,成为漂浮植物毡,“浮毡”可与湖岸相连。由风或水流带入湖中的植物种子便在浮毡上生长起来。以后由于植物的不断生长与死亡,植物残体不断累积在浮毡上,形成泥炭。当浮毡发展到一定厚度时,其下部的植物残体在重力作用下,逐渐脱落沉入湖底形成下部泥炭层。随着时间的推移,上、下部泥炭层不断扩大、加厚,湖底渐渐淤高,使浮毡与湖底泥炭层之间的距离逐渐缩小,直至两者完全相连,深水湖泊就全部转化为沼泽。

河流沼泽化常发生在水浅、流速小的河段,其形成过程同浅湖沼泽化相似。

(2)陆地沼泽化主要有森林沼泽化和草甸沼泽化两种。森林沼泽化一般在寒带和寒温带森林地区,因森林阻挡了阳光和风,减少了地面水分蒸发,枯枝落叶层覆盖地面,拦蓄部分地面径流。如遇林下土质黏重、排水不良的情况,就会使土壤过湿,引起森林退化,而适合这种环境的草类、藓类植物大量繁殖生长,森林逐渐演变成沼泽。采伐森林和火灾可使土壤表层变得坚实,减少了水分蒸腾,使土壤表层过湿,为沼泽植物的生长发育创造了条件。

草甸沼泽化一般发生在地面积水或土壤过湿的低平地区。由于土壤孔隙被水和死亡的草甸植物残体充填,造成土壤通气状况不良。有机质在嫌气环境下分解缓慢而转化为泥炭,进一步增强了蓄水能力,使地表更加湿润,湿生植物逐渐侵入,于是草甸逐步转化为沼泽。

沼泽体具有不同于地表水和地下水的独特的水文特征。主要表现在沼泽的含水性、透水性、蒸发及径流等特征和动态变化方面。

沼泽的含水性是指招泽中的草根层或泥炭层的含水性质。水在草根层和泥炭层以重力水、毛管水、薄膜水、结合水等形式存在。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,不会从草根层和泥炭层中自行流出,部分被植物根系吸收,部分由沼泽表面直接蒸发,剩余部分只有采特殊手段才能除掉。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89%~94%。可以说沼泽是一个无形的“蓄水库”。

水分在沼泽表层渗透很快,到下层渗透很慢,可用渗透系数(K)表示,K值的大小受草根层和泥炭层结构类型的制约,渗透系数随潜水面的升高而迅速增大。水分在沼泽表层渗透很快,渗透系数可达每秒数十厘米,1米深处的渗透系数往往不到0.001厘米/秒。

沼泽中的泥炭层毛管发育良好,可以使数米深的地下水上升至地表,且泥炭层吸热能力强,所以沼泽的蒸发比较强烈,蒸发量接近、甚至大于自由水面。当沼泽表面积小,土壤过湿或潜水位较高时,沼泽的蒸发量较大;反之,当沼泽的潜水位较低,毛管水不能上升到沼泽表面时,蒸发量则急剧减少。如植物覆盖度大、生长繁茂,则强烈的植物蒸腾将消耗大量水分。据计算,在沼泽的水分支出中,蒸发消耗的水量约占75%,说明蒸发在沼泽水分动态变化中起重要作用。

沼泽径流是指由沼泽体向河、湖汇集的水流。沼泽径流可分为沼泽表面的漫流和产生于草根层或泥炭层中的壤中流(侧向渗流)。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,泥炭层最上部水的流速每天只有2~3米。沼泽的径流量也很小,一般为蒸发量的1/3。在降水集中的季节,地表径流较多,径流量较大。沼泽径流量随潜水面埋深的增大而减小。

沼泽及沼泽化地是重要的荒地资源,发展农业生产的潜力很大。沼泽地的土壤,潜在肥力较高,蕴藏着丰富的泥炭资源。据初步估计,我国东北的泥炭储量约152亿吨。氮、磷、钾、钙等含量较丰富。建国以后,各地群众和研究部门把泥炭直接或间接地作为肥料使用,对于改良土壤,提高肥力,增加农作物产量均取得了显著的效果。近年来,利用泥炭制作腐殖酸类肥料,取得了良好的增产效果。

沼泽地水深大多为10~50厘米,如能采取排水等措施,可变为良好的耕地、牧场和宜林地。如东北三江平原,过去是渺无人烟的“北大荒”,现在是著名的“北大仓”。古时湖沼相连,水草丛生的杭嘉湖平原和江汉平原现已成为渔米之乡。

此外,沼泽中的沼泽植物(纤维植物数量较多)和泥炭在工业、医药卫生部门也有广泛的用途。