濕地綜合分類研究I．分類

1、濕地綜合分類研究:I分類    提要目前濕地研究中存在的主要問(wèn)題是濕地分類標(biāo)準(zhǔn)不一，不同學(xué)科間的濕地分類系統(tǒng)缺乏可比性，且缺乏類別界定的定量指標(biāo)。本文在總結(jié)吸收濕地分類已有成果的基礎(chǔ)上，比較了已有方法的優(yōu)劣，提出了一種動(dòng)力與成因相結(jié)合的綜合分類法，并討論了各個(gè)分類等級(jí)上分類因子的定量描述方法，從而在一定程度上保證了濕地分類的通用性和定量性。這一綜合分類方法的提出有助于用數(shù)學(xué)模型對(duì)濕地動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行定量描述。關(guān)鍵詞濕地 綜合分類 分類因子 動(dòng)力分類中圖法 P931.71 濕地分類研究綜述濕地是一種重要的自然資源，分布在全球各地的濕地在維持當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡和為一

2、些珍稀動(dòng)植物（特別是水鳥(niǎo)）提供野生生境方面具有不可替代的作用。近年來(lái)，濕地研究和保護(hù)已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)際環(huán)保界的熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)的濕地研究目前剛剛開(kāi)始。濕地分類作為濕地研究的基礎(chǔ)，開(kāi)展這方面的研究工作對(duì)于國(guó)內(nèi)的濕地研究和保護(hù)都具有重要的意義。從不同角度出發(fā)可以對(duì)濕地進(jìn)行不同的分類。一般地可以把濕地分類方法分成成因分類法和特征分類法兩大類。成因分類法根據(jù)形成濕地的地貌部位和生態(tài)環(huán)境來(lái)區(qū)別濕地，它多是描述性的。特征分類法根據(jù)濕地的表觀特征和內(nèi)在的動(dòng)力活動(dòng)特征的不同來(lái)區(qū)別濕地，分類的依據(jù)具有更多的定量化成分。1.1 成因分類法成因分類方法中以 Cowardin(1979) 提出的分類法1最具影響。根據(jù) Cow

3、ardin 提出的分類方法，濕地可以劃分為系統(tǒng)、亞系統(tǒng)、類、亞類和優(yōu)勢(shì)種 5 個(gè)層次。其分類方法是：首先根據(jù)不同的成因類型把濕地分成五大系統(tǒng)（即海洋濕地、河口濕地、河流濕地、湖泊濕地和沼澤濕地），再根據(jù)濕地的水文特征分成亞系統(tǒng)，根據(jù)占優(yōu)勢(shì)的植被生命形態(tài)和基底組成等濕地外貌特征把亞系統(tǒng)分成濕地類，按照植被的不同把濕地類細(xì)分成濕地亞類，用附加的優(yōu)勢(shì)種特征描述較為特殊的濕地特征。Cowardin 的分類方法具有分類全面、易于操作的優(yōu)點(diǎn)，因而已成為美國(guó)濕地資源登記和管理的基礎(chǔ)2。國(guó)際上另一種廣泛使用的分類法是 Ramsar 濕地分類體系（表 1）3，它是在 Ramsar 公約國(guó)第四屆成員國(guó)大會(huì)上制訂的

4、。它沿用了 Cowardin 分類體系的成因加描述的分類思想，不過(guò)定義更加簡(jiǎn)單明了。表 1Ramsar 公約定義的濕地類Table 1 Wetlands defined in Ramsar Convention深海和海岸濕地內(nèi)陸濕地人工濕地淺海區(qū)域水區(qū)域河流溪流小河：長(zhǎng)期性魚(yú)蝦池塘海床河流溪流小河：間歇性農(nóng)場(chǎng)里的池塘珊瑚礁淡水湖：長(zhǎng)期性灌溉地巖石性海岸淡水湖：季節(jié)性或間歇性季節(jié)性泛濫的農(nóng)用地砂礫海岸咸水湖或沼澤：長(zhǎng)期性鹽田河口水域咸水湖或沼澤：季節(jié)性或間歇性水庫(kù)攔河壩壩區(qū)潮間帶濕地淡水沼澤池塘：長(zhǎng)期性污水土地處理場(chǎng)咸水沼澤淡水沼澤池塘：季節(jié)性或間歇性運(yùn)河紅樹(shù)林潮間帶森林泥炭苔蘚沼澤海岸帶咸水湖

5、苔蘚高山濕地三角洲灌木為主的濕地樹(shù)木為主的濕地淡水泉（包括綠洲）地?zé)釢竦貒?guó)內(nèi)對(duì)沼澤和灘涂濕地的分類研究也多停留在成因和描述相結(jié)合的層次上。郎惠卿 (1983) 和馬學(xué)慧等 (1991) 對(duì)沼澤濕地分類作過(guò)詳細(xì)的討論4。沼澤類型按照類、亞類和組劃分，分成泥炭沼澤和潛育沼澤兩大類。泥炭沼澤按營(yíng)養(yǎng)化程度分成富營(yíng)養(yǎng)、中營(yíng)養(yǎng)和貧營(yíng)養(yǎng)三類。亞類按植被生態(tài)型的標(biāo)準(zhǔn)劃分為半沼生、沼生和半水生三種。亞類之下按植物群落的主體分組。具體的分類體系可參考上述文獻(xiàn)。對(duì)于海岸帶灘涂濕地，季中淳 (1991) 曾根據(jù)水源補(bǔ)給、地貌類型、水動(dòng)力條件和優(yōu)勢(shì)生物種群的不同類型，將其分為潮上帶濕地、潮間帶濕地、潮下帶濕地三類和若干

6、濕地自然與人工綜合體5。另一種簡(jiǎn)單的分類方法是直接根據(jù)濕地所處海岸帶的地貌類型來(lái)劃分濕地。1.2 特征分類法Brinson（1993）提出了一種新的濕地分類方法水文動(dòng)力地貌學(xué)分類方法6，把濕地的地貌、水文和水動(dòng)力特征看成是濕地的 3 個(gè)同等重要的基本屬性。濕地的地貌位置屬性可以分為四種：河流地貌系統(tǒng)、凹地貌系統(tǒng)、海岸地貌系統(tǒng)和廣泛分布的泥炭濕地；水文特征主要根據(jù)濕地水的補(bǔ)給源分成三類：降水補(bǔ)給類、地表漫流補(bǔ)給類和地下水補(bǔ)給類；水動(dòng)力特征根據(jù)濕地水流的強(qiáng)度和流向分成三大類：垂直起伏流、無(wú)定向的水平流和雙向水平流?；谔卣鞣诸愃枷氲难芯吭趪?guó)內(nèi)也已展開(kāi)。例如，黃進(jìn)良等 (1994) 在開(kāi)展江漢洞庭湖

7、平原湖泊調(diào)查中就曾進(jìn)行了濕地分類和制圖工作5。分類原則主要有兩條：一是分類系統(tǒng)必須反映濕地的本質(zhì)特征，二是分類系統(tǒng)要保證分類單元能從遙感圖象上分辨出來(lái)。1.3 分類方法比較對(duì)比上述兩種分類方法可以看出，成因分類法一般都偏于定性（如 Ramsar 分類體系），或雖分類詳盡（如 Cowardin 分類體系），但難以反映不同濕地間的相似性。以 Cowardin 方法為例，就常見(jiàn)的海成濕地系、河灣成濕地系、河成濕地系、湖成濕地系來(lái)講，它們?cè)诓煌潭壬隙即嬖陬愃频膩喯担簩?duì)前兩種濕地系而言，都可能存在潮下帶 (subtidal)；對(duì)前三者而言，都可能存在潮間帶 (intertidal)，相似潮位下的濕地的

8、動(dòng)植物組成都具有一定的相似性。其次，在海成、河口成因、河成、湖成和沼澤成因的濕地大系統(tǒng)中都有固底、未固底化、軟底和植被底等濕地類，它們之間存在明顯的相似性，但在上述分類法中卻無(wú)法反映。因而，如何使?jié)竦胤诸惐阌诜从碀竦夭煌瑢哟紊咸卣鞯南嗨菩员愠蔀闈竦胤诸愔袘?yīng)解決的第一個(gè)問(wèn)題。濕地分類的通用性是濕地分類研究中應(yīng)考慮的第二個(gè)重要問(wèn)題。現(xiàn)有濕地分類方法多從不同專業(yè)研究角度著眼，并服從于本專業(yè)研究的特殊需要。仍以 Cowardin 分類體系為例，它把濕地和深水生境統(tǒng)一分類，顯然是為了漁業(yè)和野生動(dòng)植物管理的方便?？紤]到濕地研究離不開(kāi)多學(xué)科研究者的合作，所以，濕地分類應(yīng)該為地貌、生態(tài)、水利、環(huán)境、地理等不同

9、學(xué)科的學(xué)者所理解，為他們提供一個(gè)可交流的共同的概念基礎(chǔ)7。相對(duì)而言，Brinson 的水文地貌學(xué)分類方法則顯得有點(diǎn)簡(jiǎn)單化，定量化程度也不能滿足濕地模型的需要。Brinson 把濕地屬性特征歸納為水文學(xué)、水力學(xué)和地貌學(xué)三類因素并不能完全涵蓋復(fù)雜的濕地形式，特別是把水動(dòng)力特征概括為垂直起伏流、無(wú)定向的水平流和雙向水平流三類，這三類并不能滿足描述濕地中千變?nèi)f化的水流動(dòng)形式的需要。實(shí)際上，現(xiàn)代流體力學(xué)的發(fā)展已可為濕地研究提供定量的模型，復(fù)雜的水流運(yùn)動(dòng)完全可以通過(guò)引入水流數(shù)學(xué)模型來(lái)進(jìn)行科學(xué)的描述。同樣，利用其它學(xué)科的最新研究成果，如生態(tài)學(xué)中的各類生態(tài)模型、環(huán)境學(xué)中的水質(zhì)模型等都會(huì)使?jié)竦匮芯坑泻艽蟮陌l(fā)展8

10、。因而，如何使?jié)竦胤诸愑欣诙炕Ｐ偷膽?yīng)用構(gòu)成了濕地分類研究中的第三個(gè)重要問(wèn)題。2 綜合分類法針對(duì)前面提出的問(wèn)題，本文提出的綜合分類法應(yīng)該具有以下特點(diǎn)，即這種方法應(yīng)能反映濕地的成因及濕地分類中不同層次的諸多特征；應(yīng)能反映濕地不同層次特征的相似性；有利于應(yīng)用相鄰學(xué)科的最新定量研究方法或模型。綜合分類法的主要目的是為濕地模型研究提供框架。在按照規(guī)定程序?qū)竦剡M(jìn)行分類以后，研究者就可直接根據(jù)不同的濕地類型采用或建立相應(yīng)的濕地模型，這樣的分類方法可大大方便濕地研究。綜合分類法建立了這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，不同的濕地類對(duì)應(yīng)不同的濕地模型。因?yàn)橹T如水稻田、水庫(kù)、池塘等人工濕地的水流和水文活動(dòng)主要受人為控制，和自然

11、濕地截然不同，宜做單獨(dú)研究，所以綜合分類法中的濕地范疇不包括人工濕地。2.1 綜合分類層次結(jié)構(gòu)綜合分類法采用層次結(jié)構(gòu)。濕地類別按照從高到底的順序分為四層（表 2），分別稱作族、組、類、型。各層次的分類依據(jù)依次為水文地貌過(guò)程特征、外動(dòng)力控制因子、基底物質(zhì)結(jié)構(gòu)、植被類型、淹沒(méi)時(shí)間頻率和水深。在各個(gè)層次的描述中充分吸收已有各類分類方法的優(yōu)點(diǎn)。表 2濕地的分類層次結(jié)構(gòu)Table 2 Structure of wetland classification族亞族組類型水文地貌特征外動(dòng)力控制因子基底物質(zhì)結(jié)構(gòu)植被類型浸水時(shí)間和深度海岸帶濕地三角洲濕地泥灘灌木海岸潮下濕地口灣潮流濕地沙灘附著藻類潮間帶濕地平原海

12、岸濕地瀉湖沼澤挺水植物風(fēng)暴潮濕地瀉湖濕地礫石灘水草紅樹(shù)林濕地紅樹(shù)林耐鹽堿植物湖泊凹地貌濕地湖湖濱濕地淤泥木本、苔草、泥炭蘚、蘆葦、浮毯、耐鹽堿植物季節(jié)性積水湖濱低位沼澤泥炭常年積水中位沼澤潛育土淺水高位沼澤河流濕地干流濕地礫石灌木、水草、挺水植物、蘆葦永久淹沒(méi)濱岸濕地砂季節(jié)淹沒(méi)泛濫平原粘土間歇淹沒(méi)淤泥漬水濕地族是指具有類似的水文地貌過(guò)程的一組濕地的統(tǒng)稱，可以采用決定性的地貌外動(dòng)力因素來(lái)衡量水文地貌過(guò)程相似性。據(jù)此以把濕地劃分成海岸帶濕地、河流濕地和湖泊沼澤類濕地三個(gè)大族，對(duì)應(yīng)于三大類地貌外動(dòng)力因素。在每一個(gè)大族下面還應(yīng)根據(jù)具體的外動(dòng)力特征劃分出亞族。濕地組是指族特征相同、基底物質(zhì)結(jié)構(gòu)有一定共性

13、的濕地集合。濕地類是濕地上的植被群落具有相似性的同組濕地。濕地型按照濕地的浸水時(shí)間和水深來(lái)區(qū)分?？刹捎?Semeniuk(1995) 總結(jié)的描述濕地濕潤(rùn)程度的術(shù)語(yǔ)，即永久淹沒(méi)、季節(jié)淹沒(méi)、間歇淹沒(méi)、季節(jié)漬水等型，是在同類濕地間具有不同的水深、底泥厚度、優(yōu)勢(shì)物種、微地貌等具體特征的小類9。依照濕地綜合分類層次結(jié)構(gòu)，可提出濕地綜合分類的方法及其詳細(xì)分類結(jié)果（表 3）。表 3濕地的綜合分類法=2 class=table>鹽度異重流海灣潮汐河流湖泊作用海岸瀉湖河流濕地河道徑流淤積河道中下游河道山區(qū)河流水草河道草地邊灘長(zhǎng)期河流常規(guī)洪水邊灘牛軛湖灌木河岸河岸森林江心洲河漫灘潰壩水流泛濫平原沖積扇河岸森

14、林河間洼地泛濫平原湖泊凹地貌濕地風(fēng)浪長(zhǎng)期湖泊湖濱濕地湖濱濕地季節(jié)性2.2 綜合分類因子進(jìn)行上述綜合分類的依據(jù)稱為分類因子，大多數(shù)分類因子是濕地中獨(dú)立的物理、化學(xué)和生物度量特征。具體的分類因子是有類別屬性的，如淤泥質(zhì)基底、粉砂質(zhì)基底、巖石基底等分類因子都屬于基底物質(zhì)結(jié)構(gòu)類分類因子，因此下文把分類因子的類稱作類屬。按照濕地所處的大的地理環(huán)境，可以把濕地分成三大族，即海岸帶濕地、湖泊凹地貌濕地、河流濕地。海岸帶濕地是指發(fā)育在海岸帶附近并且受海陸交互作用的濕地，如河口三角洲濕地。湖泊凹地貌是指由湖泊或凹地貌體演化而來(lái)的濕地，例如紅軍長(zhǎng)征經(jīng)過(guò)的草地若爾蓋高原沼澤區(qū)就是由沉溺的河谷積水而成的。河流濕地是指

15、受河流作用控制下發(fā)育演化的濕地，分布在河流流域內(nèi)。這種劃分方法反映了濕地的總體發(fā)育條件和綜合水文地貌條件的差異，從動(dòng)力角度來(lái)看也是非常恰當(dāng)?shù)摹＞C合來(lái)講，海岸帶濕地代表了海陸交界處海相和陸相兩種地貌外動(dòng)力的交互作用，動(dòng)力作用強(qiáng)度大，濕地變化快、壽命短，植被普遍發(fā)育差；而湖泊凹地貌濕地則是停滯和封閉水體環(huán)境的結(jié)果，活動(dòng)性最差，濕地較為穩(wěn)定，存在時(shí)間長(zhǎng)，泥沙淤積層厚；河流濕地是河流動(dòng)力作用的結(jié)果，以間歇活動(dòng)和單向水流作用為特點(diǎn)，濕地植被和土壤均較發(fā)育，在泛濫平原上尤其如此。在族中劃分亞族的原因在于相同的大環(huán)境下不同濕地所受的地貌外動(dòng)力作用強(qiáng)度和種類各不相同。就我國(guó)的實(shí)際濕地情況而言，在海岸帶濕地族中

16、主要有潮流控制的潮流濕地（包括有沙堤擋護(hù)的瀉湖濕地、潮流海灣濕地等）、河水和海水相互作用的河口三角洲濕地、風(fēng)浪潮流控制的平原海岸濕地、間歇潮流和湖泊靜水作用交替的瀉湖濕地以及紅樹(shù)林生物海岸帶濕地等五大類型。在河流濕地中可以有季節(jié)性干涸的河道濕地、受常規(guī)洪水過(guò)程控制的河漫灘濕地、受潰壩水流控制的泛濫平原濕地等三大亞族；在湖泊凹地貌濕地中包括受湖水過(guò)程控制的湖濱濕地、受湖泊水位和積水控制的湖濱低位沼澤、受積水和雨水共同控制的中位沼澤和受降水過(guò)程控制的高位沼澤四大亞族。基底物質(zhì)結(jié)構(gòu)是濕地重要的特征屬性?；孜镔|(zhì)的結(jié)構(gòu)形態(tài)是濕地的植被、土壤、水流淹沒(méi)浸潤(rùn)程度、生物地化作用等多方面因素作用的結(jié)果，但是它

17、又在一定的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的狀態(tài)，反映了濕地的綜合特征，適合作為濕地族下一層組的分類因子類屬。盡管濕地植被和基底物質(zhì)存在活躍的相互作用，從形態(tài)上可以把濕地基底看成是由植物覆蓋物和裸露的物質(zhì)基底（以下稱底質(zhì)）兩部分組成。據(jù)此假定，可以定義植被覆蓋率為濕地基底中植物覆蓋部分占總面積的百分比，按照 Cowardin 分類的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)植被覆蓋率大于 70% 時(shí)，可將基底概化為植被基底，濕地按照植被的類型分類；當(dāng)植被覆蓋率小于 30% 時(shí)，可將基底概化為底質(zhì)基底，濕地按照底質(zhì)的類型分類；當(dāng)植被覆蓋率在 30%70% 時(shí)，濕地分類必須同時(shí)考慮植被和底質(zhì)的特征。底質(zhì)的物理屬性可以用底質(zhì)透水率、底質(zhì)固化度、底質(zhì)粒

18、度和底質(zhì)糙率來(lái)表征。按照底質(zhì)固化度的差異可以把底質(zhì)分成固化底、未固化底和巖石基底三種。未固化底和固化底都是由顆粒質(zhì)組成，固化底指底質(zhì)中顆粒已粘結(jié)固化的地層，如土壤等；未固化底指底質(zhì)顆粒呈離散狀態(tài)，按粒度的差異有有機(jī)質(zhì)、淤泥質(zhì)、粉砂質(zhì)底、砂礫質(zhì)基底等四大類。巖石基底指基底物質(zhì)直接由整塊巖石組成，如發(fā)育在透水性石灰?guī)r地區(qū)的濕地。底質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的選取和建立取決于上述底質(zhì)屬性，和濕地所處的外動(dòng)力族關(guān)系不大。和濕地底質(zhì)結(jié)構(gòu)因子一樣，濕地植被類型也是一種獨(dú)立的分類因子。例如在河流濕地和海岸濕地中都存在草沼、森林沼澤，甚至是同一種樹(shù)種占優(yōu)勢(shì)。這一點(diǎn)也就是濕地研究的復(fù)雜性之一，不同的外動(dòng)力作用產(chǎn)生相似的結(jié)果。濕

19、地植被類型方面的分類因子可以按照氣候帶分類，如熱帶、亞熱帶、溫帶等。也可以按照植被高度和植被種屬分類，分成木本植被、灌木植被和草本植被三大類。植被基底的物理屬性可以用植被高度、植被糙率來(lái)衡量。Semeniuk(1990) 提出了使用植被成分的組織形式、結(jié)構(gòu)和種屬特征來(lái)統(tǒng)一描述濕地植被。他把濕地表面上植被覆蓋的形式分成三類：周邊覆蓋型、馬賽克覆蓋型和完全覆蓋型。濕地植被的種類組成結(jié)構(gòu)也分成三類：均一型、區(qū)域型（指不同種植被集中生長(zhǎng)在不同的區(qū)域內(nèi)，一個(gè)區(qū)域內(nèi)的植被是均一型的）和異質(zhì)型。根據(jù)不同的覆蓋形式和組成結(jié)構(gòu)的組合可以有 9 種濕地植被特征。作為綜合分類法最小的分類單位，濕地型的分類因子是最多

20、樣的，它包括了濕地的上述三層分類因子未能包含的濕地特征因子。綜合以上分析，表 4 中給出了反映分類因子屬性特征的定量化指標(biāo)。這些量化指標(biāo)的明確，有助于對(duì)分類因子進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。同時(shí)，上述不同層次的分類因子可以交叉出現(xiàn)，如泥炭基底的濕地既有潮流作用占主導(dǎo)的瀉湖沼澤濕地，也有地下水控制的內(nèi)陸泥炭沼澤。此外，同類的分類因子也可以出現(xiàn)在同一濕地中，只是重要程度不同而已。表 4濕地綜合分類法的分類因子Table 4 Classification indexes類屬分類因子量化屬性特征性質(zhì)濕地類型外動(dòng)力潮汐潮差、潮速潮周期重復(fù)的往返水流作用潮灘波浪波幅、波長(zhǎng)、波速風(fēng)力拖曳引起的水波作用三角灣、開(kāi)闊海岸沿岸流流速、流向緩慢穩(wěn)定長(zhǎng)距離的水沙輸運(yùn)弱潮弱風(fēng)浪海岸海平面變化升降速率長(zhǎng)期效應(yīng)，影響濕地演化海岸帶低洼平原河川徑流徑流量、流速不斷的強(qiáng)烈的單向水流作用間歇干涸河流洪水漫流水量、歷時(shí)雨季突發(fā)的片流作用泛濫平原降雨降雨強(qiáng)度、產(chǎn)流降水、入慘、地表徑流等綜合作用高位沼澤地下水地下水位緩慢流動(dòng)水位升降的滯水低位沼澤基底物質(zhì)泥炭含水量、潛育化成土結(jié)構(gòu)泥炭沼澤淤泥厚度、粘土含量顆粒有粘結(jié)性而難于懸浮或沉積泛濫平原粉砂質(zhì)粒徑分布較強(qiáng)水流搬運(yùn)沙灘河漫灘砂礫質(zhì)粒徑分布多為沖刷的遺留物砂礫河道礁石直徑侵蝕海岸地貌礁石海岸基巖巖性