濕地綜合分類研究
論文來源
倪晋仁, 殷康前, 赵智杰. 湿地综合分类研究:Ⅰ.分类[J]. 自然资源学报, 1998, 13(3): 214-220. NI Jinren, YIN Kangqian, ZHAO Zhijie. COMPREHENSIVE CLASSIFICATION FOR WETLANDS Ⅰ. CLASSIFICATION. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 1998, 13(3): 214-220.
濕地綜合分類研究: I．分類
倪晉仁 殷康前 趙智傑
(北京大學城市與環境學系 北京 100871)
提 要 目前濕地研究中存在的主要問題是濕地分類標準不一，不同學科間的濕地分類系統缺乏可比性，且缺乏類別界定的定量指標。本文在總結吸收濕地分類已有成果的基礎上，比較了已有方法的優劣，提出了一種動力與成因相結合的綜合分類法，並討論了各個分類等級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於用數學模型對濕地動態變化進行定量描述。
關鍵字 濕地 綜合分類 分類因子 動力
1 濕地分類研究綜述
濕地是一種重要的自然資源，分佈在全球各地的濕地在維持當地的生態平衡和為一些珍稀動植物（特別是水鳥）提供野生生境方面具有不可替代的作用。近年來，濕地研究和保護已經成為當前國際環保界的熱點，國內的濕地研究目前剛剛開始。濕地分類作為濕地研究的基礎，開展這方面的研究工作對於國內的濕地研究和保護都具有重要的意義。
從不同角度出發可以對濕地進行不同的分類。一般地可以把濕地分類方法分成成因分類法和特徵分類法兩大類。成因分類法根據形成濕地的地貌部位和生態環境來區別濕地，它多是描述性的。特徵分類法根據濕地的表觀特徵和內在的動力活動特徵的不同來區別濕地，分類的依據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 Cowardin 提出的分類方法，濕地可以劃分為系統、亞系統、類、亞類和優勢種 5 個層次。其分類方法是：首先根據不同的成因類型把濕地分成五大系統（即海洋濕地、河口濕地、河流濕地、湖泊濕地和沼澤濕地），再根據濕地的水文特徵分成亞系統，根據佔優勢的植被生命形態和基底組成等濕地外貌特徵把亞系統分成濕地類，按照植被的不同把濕地類細分成濕地亞類，用附加的優勢種特徵描述較為特殊的濕地特徵。
Cowardin 的分類方法具有分類全面、易於操作的優點，因而已成為美國濕地資源登記和管理的基礎[2]。
國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 公約國第四屆成員國大會上制訂的。它沿用了 Cowardin 分類體系的成因加描述的分類思想，不過定義更加簡單明瞭。
表 1 Ramsar 公約定義的濕地類
國內對沼澤和灘塗濕地的分類研究也多停留在成因和描述相結合的層次上。郎惠卿 (1983) 和馬學慧等 (1991) 對沼澤濕地分類作過詳細的討論[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。泥炭沼澤按營養化程度分成富營養、中營養和貧營養三類。亞類按植被生態型的標準劃分為半沼生、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。
對於海岸帶灘塗濕地，季中淳 (1991) 曾根據水源補給、地貌類型、水動力條件和優勢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濕地自然與人工綜合體[5]。另一種簡單的分類方法是直接根據濕地所處海岸帶的地貌類型來劃分濕地。
1.2 特徵分類法
Brinson（1993）提出了一種新的濕地分類方法——水文動力地貌學分類方法[6]，把濕地的地貌、水文和水動力特徵看成是濕地的 3 個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、凹地貌系統、海岸地貌系統和廣泛分佈的泥炭濕地；水文特徵主要根據濕地水的補給源分成三類：降水補給類、地表漫流補給類和地下水補給類；水動力特徵根據濕地水流的強度和流向分成三大類：垂直起伏流、無定向的水準流和雙向水準流。
基於特徵分類思想的研究在國內也已展開。例如，黃進良等 (1994) 在開展江漢—洞庭湖平原湖泊調查中就曾進行了濕地分類和製圖工作[5]。分類原則主要有兩條：一是分類系統必須反映濕地的本質特徵，二是分類系統要保證分類單元能從遙感圖像上分辨出來。
1.3 分類方法比較
對比上述兩種分類方法可以看出，成因分類法一般都偏於定性（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，就常見的海成濕地系、河灣成濕地系、河成濕地系、湖成濕地系來講，它們在不同程度上都存在類似的亞系：對前兩種濕地系而言，都可能存在潮下帶 (subtidal)；對前三者而言，都可能存在潮間帶 (intertidal)，相似潮位下的濕地的動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法反映。因而，如何使濕地分類便於反映濕地不同層次上特徵的相似性便成為濕地分類中應解決的第一個問題。
濕地分類的通用性是濕地分類研究中應考慮的第二個重要問題。現有濕地分類方法多從不同專業研究角度著眼，並服從於本專業研究的特殊需要。仍以 Cowardin 分類體系為例，它把濕地和深水生境統一分類，顯然是為了漁業和野生動植物管理的方便。考慮到濕地研究離不開多學科研究者的合作，所以，濕地分類應該為地貌、生態、水利、環境、地理等不同學科的學者所理解，為他們提供一個可交流的共同的概念基礎[7]。
相對而言，Brinson 的水文地貌學分類方法則顯得有點簡單化，定量化程度也不能滿足濕地模型的需要。Brinson 把濕地屬性特徵歸納為水文學、水力學和地貌學三類因素並不能完全涵蓋複雜的濕地形式，特別是把水動力特徵概括為垂直起伏流、無定向的水準流和雙向水準流三類，這三類並不能滿足描述濕地中千變萬化的水流動形式的需要。實際上，現代流體力學的發展已可為濕地研究提供定量的模型，複雜的水流運動完全可以通過引入水流數學模型來進行科學的描述。同樣，利用其它學科的最新研究成果，如生態學中的各類生態模型、環境學中的水質模型等都會使濕地研究有很大的發展[8]。因而，如何使濕地分類有利於定量化模型的應用構成了濕地分類研究中的第三個重要問題。
2 綜合分類法
針對前面提出的問題，本文提出的綜合分類法應該具有以下特點，即①這種方法應能反映濕地的成因及濕地分類中不同層次的諸多特徵；②應能反映濕地不同層次特徵的相似性；③有利於應用相鄰學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。在按照規定程式對濕地進行分類以後，研究者就可直接根據不同的濕地類型採用或建立相應的濕地模型，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應關係，不同的濕地類對應不同的濕地模型。
因為諸如水稻田、水庫、池塘等人工濕地的水流和水文活動主要受人為控制，和自然濕地截然不同，宜做單獨研究，所以綜合分類法中的濕地範疇不包括人工濕地。
2.1 綜合分類層次結構
綜合分類法採用層次結構。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。各層次的分類依據依次為水文地貌過程特徵、外動力控制因子、基底物質結構、植被類型、淹沒時間頻率和水深。在各個層次的描述中充分吸收已有各類分類方法的優點。
表 2 濕地的分類層次結構
濕地族是指具有類似的水文地貌過程的一組濕地的統稱，可以採用決定性的地貌外動力因素來衡量水文地貌過程相似性。據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大族，對應於三大類地貌外動力因素。在每一個大族下面還應根據具體的外動力特徵劃分出亞族。
濕地組是指族特徵相同、基底物質結構有一定共性的濕地集合。
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間和水深來區分。可採用 Semeniuk(1995) 總結的描述濕地濕潤程度的術語，即永久淹沒、季節淹沒、間歇淹沒、季節漬水等型，是在同類濕地間具有不同的水深、底泥厚度、優勢物種、微地貌等具體特徵的小類[9]。
依照濕地綜合分類層次結構，可提出濕地綜合分類的方法及其詳細分類結果（表 3）。
表 3 濕地的綜合分類法
2.2 綜合分類因子
進行上述綜合分類的依據稱為分類因子，大多數分類因子是濕地中獨立的物理、化學和生物度量特徵。具體的分類因子是有類別屬性的，如淤泥質基底、粉砂質基底、岩石基底等分類因子都屬於基底物質結構類分類因子，因此下文把分類因子的類稱作類屬。
2.2.1 水文地貌特徵和外動力控制因子
按照濕地所處的大的地理環境，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。海岸帶濕地是指發育在海岸帶附近並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的濕地，例如紅軍長征經過的草地——若爾蓋高原沼澤區就是由沉溺的河谷積水而成的。河流濕地是指受河流作用控制下發育演化的濕地，分佈在河流流域內。
這種劃分方法反映了濕地的總體發育條件和綜合水文地貌條件的差異，從動力角度來看也是非常恰當的。綜合來講，海岸帶濕地代表了海陸交界處海相和陸相兩種地貌外動力的交互作用，動力作用強度大，濕地變化快、壽命短，植被普遍發育差；而湖泊凹地貌濕地則是停滯和封閉水體環境的結果，活動性最差，濕地較為穩定，存在時間長，泥沙淤積層厚；河流濕地是河流動力作用的結果，以間歇活動和單向水流作用為特點，濕地植被和土壤均較發育，在氾濫平原上尤其如此。
在族中劃分亞族的原因在於相同的大環境下不同濕地所受的地貌外動力作用強度和種類各不相同。就我國的實際濕地情況而言，在海岸帶濕地族中主要有潮流控制的潮流濕地（包括有沙堤擋護的瀉湖濕地、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林生物海岸帶濕地等五大類型。在河流濕地中可以有季節性乾涸的河道濕地、受常規洪水程序控制的河漫灘濕地、受潰壩水流控制的氾濫平原濕地等三大亞族；在湖泊凹地貌濕地中包括受湖水程序控制的湖濱濕地、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程序控制的高位沼澤四大亞族。
2.2.2 基底物質結構 (Substrate)
基底物質結構是濕地重要的特徵屬性。基底物質的結構形態是濕地的植被、土壤、水流淹沒浸潤程度、生物地化作用等多方面因素作用的結果，但是它又在一定的時間內保持穩定的狀態，反映了濕地的綜合特徵，適合作為濕地族下一層－組的分類因子類屬。
儘管濕地植被和基底物質存在活躍的相互作用，從形態上可以把濕地基底看成是由植物覆蓋物和裸露的物質基底（以下稱底質）兩部分組成。據此假定，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 分類的經驗，當植被覆蓋率大於 70% 時，可將基底概化為植被基底，濕地按照植被的類型分類；當植被覆蓋率小於 30% 時，可將基底概化為底質基底，濕地按照底質的類型分類；當植被覆蓋率在 30%～70% 時，濕地分類必須同時考慮植被和底質的特徵。
底質的物理屬性可以用底質透水率、底質固化度、底質細微性和底質糙率來表徵。
按照底質固化度的差異可以把底質分成固化底、未固化底和岩石基底三種。未固化底和固化底都是由顆粒質組成，固化底指底質中顆粒已粘結固化的地層，如土壤等；未固化底指底質顆粒呈離散狀態，按細微性的差異有有機質、淤泥質、粉砂質底、砂礫質基底等四大類。岩石基底指基底物質直接由整塊岩石組成，如發育在透水性石灰岩地區的濕地。
底質結構模型的選取和建立取決於上述底質屬性，和濕地所處的外動力族關係不大。
2.2.3 植被類型
和濕地底質結構因子一樣，濕地植被類型也是一種獨立的分類因子。例如在河流濕地和海岸濕地中都存在草沼、森林沼澤，甚至是同一種樹種佔優勢。這一點也就是濕地研究的複雜性之一，不同的外動力作用產生相似的結果。
濕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、植被糙率來衡量。Semeniuk(1990) 提出了使用植被成分的組織形式、結構和種屬特徵來統一描述濕地植被。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構也分成三類：均一型、區域型（指不同種植被集中生長在不同的區域內，一個區域內的植被是均一型的）和異質型。根據不同的覆蓋形式和組成結構的組合可以有 9 種濕地植被特徵。
2.2.4 濕地型的分類因子
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徵因子。
綜合以上分析，表 4 中給出了反映分類因子屬性特徵的定量化指標。這些量化指標的明確，有助於對分類因子進行數學描述。同時，上述不同層次的分類因子可以交叉出現，如泥炭基底的濕地既有潮流作用占主導的瀉湖沼澤濕地，也有地下水控制的內陸泥炭沼澤。此外，同類的分類因子也可以出現在同一濕地中，只是重要程度不同而已。
表 4 濕地綜合分類法的分類因子
3 討論
綜合分類法的一個好處是利用濕地通用屬性來定義濕地類別，便於揭示不同氣候或地貌帶的濕地間的共有規律。過去的濕地分類中經常使用一些自然語言中的濕地術語，如沼澤、草地、草甸等，容易因為術語的不同理解而造成混亂，在英語中這個問題尤其明顯[10]。綜合分類法中使用獨立因子來描述濕地，如水深、淹沒時間頻率、基底物質結構、外動力等，這些都是濕地共有的特徵，便於跨地區對比濕地。
綜合分類法提出從動力特徵到濕地類型的分類思想，這是國內以前的濕地研究所沒有的。而且在綜合分類法的指導下我們試圖建立濕地的動力學模型，對此將在後文詳述。
總之，濕地分類是關係到濕地實際調查、濕地保護管理和濕地模擬與評價等多方面的研究。濕地綜合分類法的分類因子可以用量化的屬性來描述，這樣，濕地就可以其分類因子的屬性值描述，便於實用。綜合分類法的分類層次和濕地模型的類別有直接的對應關係。不同的濕地族各對應一種本質不同的濕地模型（基本方程），基底物質結構和濕地植被則是決定基本方程的不同形式。根據這種對應關係，研究者可以很容易地識別出具體濕地適用的一個模型。這對於濕地模型的開發具有重要意義。
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