第六章 湿地的形成和演化

1、 第一节第一节 湿地形成的因素湿地形成的因素 第二节第二节 一般沼泽化过程理论一般沼泽化过程理论 第三节第三节 经典的泥炭沼泽演化理论经典的泥炭沼泽演化理论第六章第六章 湿地形成与演化湿地形成与演化Why was there a wetland?Which factor is the main reason for wetland formation? Climate, hydrology, physiognomy or biology?湿地形成受到大尺度地质地貌、气候的影响，还受到水分、土壤和植被等区域或局域因素的作用一、地质地貌1. 地质构造：是湿地形成的基础，控制湿地的空间分布。2. 地

2、貌影响：直接影响湿地的发育，不同地貌发育不同的湿地类型。流水地貌、高原地貌、冰川冻土地貌、滨海地貌等。第一节第一节 湿地形成的因素湿地形成的因素二、气候因素1. 降水：为湿地提供了根本的水分补给。2. 温度：影响区域的净残留水量。三、水文因素1. 水资源：总量、水位高度、径流状态等。2. 水源补给：大气降水、地表水、地下水、冰雪融水。四、土壤植被1. 植被：植被是湿地发育后形成的，但能够影响湿地类型的发展和演化2. 土壤：土壤的透水性等性质能够影响湿地的地表水运动特征。在地理分异尺度上（大尺度），地质地貌、气候和水文条件是决定性因素，而植被土壤等仅是影响因素。但在区域尺度上，只要有充足的水源、

3、一定的负地形和一定高度的隔水层，在任何气候和地貌条件下都能形成湿地。湿地形成只与初级地貌形态相联系，即相对负地形即可形成湿地。水源只要充足，可以是降水、地表径流甚至融雪，与气候条件无关。隔水层使汇聚到负地形中的水不至于渗漏到土壤下层或岩石缝隙。一、水域沼泽化：水深不大，波浪作用弱，透明度好，水温适宜，含盐度低。 1. 浅水缓岸沼泽化 特征：由水域边缘向中心扩展 也称“向心陆化型”或“向心沼泽化型” 2. 深水陡岸沼泽化 特征：从水域中心向边缘或边缘向 四周扩展，是一种自上而下的沼泽化。第二节第二节 一般沼泽化过程理论一般沼泽化过程理论第一节第一节 传统的湿地形成与发育理论传统的湿地形成与发育理

4、论The colonization of shallow water wetlands by plants. On the left the marsh plants are forming a floating mat of rhizomes and roots, while on the right the emergent plants are rooted in the sediment. The development of a quaking bog. Small, steep-sided basins can be colonized by floating vegetation

5、 around their edges before the central part of the basin has become filled by sediments (stages A and B). The floating raft of vegetation will eventually cover the entire lake (C), forming a floating mat of rhizomes and peat (D). Invasion of bog mosses (genus Sphagnum) can then lead to the developme

6、nt of elevated, ombrotrophic bog on top of the raft. This may become invaded by trees. 二、陆地二、陆地沼泽化沼泽化成因：地下水位升高；土壤养分贫乏；人类成因：地下水位升高；土壤养分贫乏；人类活动影响活动影响1. 草甸沼泽草甸沼泽化化2. 森林沼泽化森林沼泽化 3. 永冻土区沼泽化永冻土区沼泽化 1. 草甸沼泽化 1）生草化过程理论 （ ） 植物自然演替理论： 根状茎禾草植物阶段 疏丛型禾草植物阶段 密丛型禾草植物阶段1）根状茎禾草植物阶段n根状茎禾草植物需要质地疏松、通气良好且营养丰富的土壤。n由于植物残体

7、分解不充分，土壤孔隙被残体碎屑填充，营养水平下降，根状茎禾草植物生长位置逐渐上移。n土壤紧实度增加的过程中，土壤氧气含量逐渐降低，根状茎禾草植物逐渐稀疏。2）疏丛型禾草植物阶段n疏丛禾草植物喜氧、根系深，可以从土壤的铁质层吸取丰富的矿质养分，包括磷和钙。n有机残体继续积累，有机胶体（腐殖质）更加丰富，土壤持水量相应地增加，易造成胶体膨胀，阻止空气进入土壤，有氧分解仅限于土壤表层。n铁质层养分的逐渐减少甚至枯竭，氮、磷养分不足，疏丛型禾草逐渐不适应该环境。3）密丛型禾草植物阶段n密丛型禾草植物分蘖节均在土壤表面以上。n植物具有发达的通气组织，且有菌根存在。n死亡枝叶构成密丛中心部分，营造积水厌氧

8、环境。新的分蘖均在四周产生，但均高于原分蘖节。第一节第一节 传统的湿地形成与发育理论传统的湿地形成与发育理论根状茎禾根状茎禾草植物草植物疏丛型禾疏丛型禾草植物草植物密丛型禾密丛型禾草植物草植物 2）地表低洼过湿论 由于地表低洼，土层经常过湿或地表长有积水，使土壤潜育化形成的。因而，由于不同地貌上洼地的水源及其过湿原因不同，故草甸沼泽化的过程各有不同。2. 森林沼泽化 原生森林沼泽化是由于林下残落物的不断积累和土壤灰化作用引起的。 采伐和火灾迹地的森林沼泽化主要发生于气候湿润区内的地势低洼处。由于下部有不透水层，地表水下渗，流失困难，造成潜水位上升，湿生和沼生植物生长。3. 永冻土区沼泽化 环境

9、特点： 气候寒冷 降水量少 地表切割微弱，多封闭洼地，形成众 多浅湖 永冻层形成隔水板一、泥炭沼泽演化的三阶段理论泥炭沼泽演化的三阶段理论 three phasesthree phases 19世纪末和20世纪初期，德国、苏联、芬兰和瑞典等国家的学者，根据温带、寒带湿润气候区泥炭沼泽的调查研究，先后提出了泥炭沼泽发展的三阶段理论：即低位（富营养）阶段、中位（中营养）阶段和高位（贫营养）阶段第三节第三节 经典的泥炭沼泽演化理论经典的泥炭沼泽演化理论1.低位泥炭沼泽阶段 lowmoor 泥炭层薄，沼泽地表仍低洼，各种水源补给丰富，沼泽富含矿质养分，潜水位较高，或地表有薄层积水。此阶段，泥炭多呈中性

10、或微碱性反应，沼泽植物亦以喜富营养植物为主，如苔草、莎草、芦苇等。2.中位泥炭沼泽阶段 mesomoor 因泥炭积累加厚，沼泽地表平坦或微隆起，地表水和地下水的水量和养分在流向沼泽中部时，部分已经被沼泽边缘泥炭层吸收，所以，沼泽潜水位和矿质养分均低于富营养泥炭沼泽阶段。此阶段，泥炭呈弱酸性或中性反应，沼泽植物以喜弱酸性植物为主。如部分泥炭藓，杜鹃花科植物等。 3.高位泥炭沼泽阶段 highmoor 随泥炭积累进一步增加，地表隆起，沼泽中部地表水和地下水已很难进入，水分只能通过大气降水来补给，因此，矿质养分贫乏。此阶段，泥炭呈强或中酸性反应。沼泽植物以喜酸性植物为主，如部分泥炭藓、杜鹃花科植物、

11、捕虫植物茅膏菜、小狸藻、捕虫堇等。 二二. .泥炭沼泽演化的八阶段理论泥炭沼泽演化的八阶段理论eight phases 20世纪中期，苏联学者世纪中期，苏联学者E.A.卡尔金娜根卡尔金娜根据苏联大量的泥炭沼泽航空照片，通过分析，据苏联大量的泥炭沼泽航空照片，通过分析，在三阶段理论的基础上，提出八阶段理论。在三阶段理论的基础上，提出八阶段理论。她将泥炭沼泽进入高位阶段后进一步演化的她将泥炭沼泽进入高位阶段后进一步演化的情况加以细分。情况加以细分。n泥炭沼泽表面隆起后，大气降水除渗入泥炭层深处外，还可通过表层流到边缘，可造成中心的潜水位下降，表层泥炭通气性变好，泥炭分解加强，于是有部分灌木和乔木生

12、长。若泥炭沼泽边坡倾斜很小，中心向四周的水流流速很慢，潜水位较高或接近地面，中心区的松树则会逐渐死亡。n若泥炭沼泽受外围陡坡的限制，向外扩展困难，则使泥炭沼泽边坡变陡，形成边缘洼地。因边坡渗流快，潜水位下降，易形成绿化斜坡带，而中心则平坦开阔。n若泥炭沼泽周边相对平坦，无陡岸束缚，则围绕中心形成环状的垄岗洼地地貌格局。n缓边坡隆起泥炭沼泽发展到一定阶段，可生长地衣，泥炭分解加强，中心区出现次生小湖。边坡常为垄岗洼地，中心为小湖和洼地混合区。第二节第二节 传统的雨养泥炭传统的雨养泥炭沼泽形成与发育理论沼泽形成与发育理论泥炭沼泽隆起后的四个阶段不是连续发展的必然规律，而是在不同条件下，不同发展形势

13、。A large domed bog with an eccentric pattern of pools (Badger, NFL, Canada)三三. . 泥炭沼泽发育的一般规律泥炭沼泽发育的一般规律 1. 1. 发育期发育期 2. 2. 扩展期扩展期 1 1）水平扩展）水平扩展 2 2）垂直扩展）垂直扩展 3. 3. 衰退期衰退期 1 1）气候变化）气候变化 2 2）地表切割，地下水位下降）地表切割，地下水位下降 3 3）洪积物覆盖）洪积物覆盖 4 4）地壳新构造运动）地壳新构造运动第二节第二节 传统的泥炭传统的泥炭沼泽形成与发育理论沼泽形成与发育理论湿度升高温度降低四. 雨养泥炭沼泽的循环更新 1. 背景 该理论是由瑞典生态学家R. Sernander于1910年斯德哥尔摩11届国际地质学大会上提出的，此后成为第四纪地质学和植物生态学研究史中的经典理论。 2.理论 雨养泥炭沼泽植被群落存在从丘间至藓丘再至丘间的循环更新规律，即丘间植被由