湿地与岩溶湿地概述

一、湿地与岩溶湿地的概念及主要特征

湿地与森林、海洋并称全球三大生态系统，也是地球表面独特而重要的、价值最高的生态系统，它与森林、草地、农田、海洋等生态系统共同维系着地球表层生物多样性和生态平衡，是功能不可替代的自然综合体，素有“地球之肾”之美称［1］，具有涵养水源、净化水质（修复受污染水体）、调蓄洪水、控制土壤侵蚀、补充地下水、美化环境、调节气候和改善空气质量、维持碳循环和保护生物多样性等极为重要的生态功能［2，3］。因此，湿地具有巨大的经济、生态和社会效益，是实现可持续发展的重要基础。联合国环境署2002年的权威研究数据表明，1hm2湿地生态系统每年创造的价值高达14万美元，是热带雨林的7倍，是农田生态系统的160倍。

目前对湿地尚无统一定义。对湿地定义的差异主要源自于研究或保护的目的或着重点不同。最具有代表性的湿地定义是1979年美国鱼类和野生动物保护协会在《美国的湿地和深水生境分类》研究报告中给出的：“湿地是处于陆地生态系统和水生生态系统之间的转换区，通常其地下水位达到或接近地表，或者处于浅水淹覆状态……通常具有以下3个特征：① 地表长期受水淹或水浸；② 适应多水环境的水生植物；③ 基质以排水不良的水成土为主”［4］。该定义对湿地的内涵和特征作了比较科学的表述，但对湿地的边界（外延）定义较模糊，实际调查、操作难度较大。湿地的另一个具有代表性、目前在国际上较为公认的定义是在1971年发表的《湿地公约》中给出的，即“湿地系指天然或人工、长久或暂时性沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水、咸水水体者，包括低潮时水深不超过6m的海域”［5］。该定义对湿地的外延进行了详细的描述，但缺乏对湿地的科学表述，通过枚举或人为地界定湿地的外延也是不完善和不科学的。因此，我们认为，对湿地的科学定义可将上述两者有机结合，概括为：“湿地是指介于水生和陆地生态系统之间过渡的地理综合体，通常位于多年平均最高洪水位以下，因常年或周期性受水淹或水浸而水分潴积或过度湿润，土层因长期或季节性水淹或水浸（排水不良）严重潜育化或饱水状态（包括形成嫌气性水成土壤或地下岩石中的饱水带）、正常情况下生长有高等水生或喜湿植物群落的地带，包括天然或人工、地表或地下的、长久或暂时性沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带”。其中，水域湿地的水深范围主要根据高等沉水和挺水植物的分布范围（与水下光照条件有关）来确定，不必机械地圈定一个具体的水深指标。

我国湿地类型复杂多样，分布广泛。不同地区湿地的性质、结构和生态特征、生态功能上有较大的差异。岩溶湿地是广泛分布在岩溶地区的一种特殊的湿地类型，包括岩溶湖泊、河流水系和沼泽地等。我国最著名的岩溶湿地有贵州的威宁草海、荔波鸳鸯湖、红枫湖、织金八步湖，包括纳帕海、滇池、抚仙湖、星云湖和杞麓湖等在内的云南规模较大的岩溶湖泊群，黔西和黔西南数量众多而单个面积较小的湖泊与沼泽湿地，以及广西桂林附近的湖泊与沼泽等。受岩溶地区特殊水土结构的影响，岩溶地区湿地具有以下明显不同于非岩溶地区湿地的主要特征：

1）规模小，多零星散布于岩溶峰丛洼（谷）地、峰林平原（盆地）中，以黔、桂和滇等省（区）最为发育，并以岩溶湖泊最为常见，其排列无一定方向，形状或呈圆形或椭圆形，有时也可呈长条形。除云南省境内的大型断陷型岩溶湖泊规模较大外，其余单个岩溶湖泊面积不大（一般在2km2以下），水体也较浅。我国最大的天然岩溶湖泊为贵州草海，其水域面积也仅约45km2。

2）数量少且稳定性较差。受岩溶地区特殊水土结构的影响，岩溶地区湿地主要分布于具备特定储（蓄）水机制或水文地质结构（条件）的地段，因此，湿地的数量少且大多数湿地处于一个暂时稳定的岩溶发育阶段；一旦岩溶水文地质情况发生改变，原有的湿地即不复存在，尤其是处于河流裂点上游、地下水位之上的积水洼地、壅塞湖泊等。

3）具相对隐蔽性。指岩溶地区特有，分布在地表以下，通常难以发现的岩溶地下湖泊、河流或其他水文洞穴系统。通常情况下，岩溶地区河流多表现为地表河、地下河（或集中径流带）交替出现或地表、地下岩溶湖泊共存的形式。

4）湿地土壤植被具特殊性。岩溶地区的湿地通常存留的时间较短、物质来源匮乏，形成的湿地土壤通常较薄、贫瘠，水、土壤与植被群落具有典型的富钙偏碱性岩溶地球化学背景；湿地土壤结构为下部红壤，上部为有机质和砂质碎屑物质含量较低而黏性较大的薄层沼泽土或湖泊沉积物。当沼泽土长期出露于水面以上时，易形成硬度较大的硬塑土。

5）湿地水文特征受岩溶水系统动态变化的影响明显，具有特殊的水土循环机制。

鉴于岩溶地区湿地的特殊性，以及其与非岩溶地区湿地在水文特征、水质、土壤和生物生态方面存在的本质差异，很有必要定义一种新的湿地类型以将其区别于其他湿地。2004年田昆在对云南纳帕海生态环境变化及驱动机制进行研究、2006年吴应科等在对广西会仙湿地考察后均曾使用了“岩溶湿地”的概念，但都没有给出岩溶湿地的具体定义［6，7］；2006年澳大利亚环境保护署提出“岩溶湿地属于地下水湿地系统（underground wetland system）的一种，与地表水存在与否无关，其内通常发育有溶洞或地下河”，将岩溶湿地限制在地下水文系统内，但也没有给出具体的内涵；拉姆萨尔《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》（以下简称《湿地公约》）在分类系统中只列出了“喀斯特和其他地下水文系统”。因此，目前对岩溶湿地的认识局限在地下岩溶洞穴与水文系统的层面上。本研究首次将岩溶地区的湿地作为一个特殊的湿地类型单独列出，提出了“岩溶湿地（karst wetland）”的概念，即将“岩溶湿地”定义为“主要分布在岩溶地区（包括地表、地下），或以岩溶水为主要补给水源，具有岩溶地区特有的富钙偏碱性水土特征和典型岩溶水土循环演化机制，以喜钙耐碱的湿地生物群落为主或与喜钙耐碱的生物群落相互依存为特征的内陆湿地，包括岩溶地区地表或地下的湖泊、沼泽、河流或其他岩溶地下水文系统”。

二、湿地分类概述

湿地的分类是湿地研究的基础。由于学科领域和目标的不同，导致湿地分类标准不一，形成了许多不同的湿地分类系统，不同湿地分类系统缺乏可比性。总体上湿地的分类可归纳为综合分类和专业分类两类。在湿地综合分类中，目前普遍接受的是拉姆萨尔《湿地公约》的分类系统，即根据人类是否参与湿地的生态过程将湿地分为两大类群（自然湿地和人工湿地）3个大类（人工湿地、滨海湿地、内陆湿地）41个小类（表1-1），中国的湿地分类也属于此类（表1-2）［8］。对某一特有湿地类型的分类系统属于专业分类体系，目前有欧洲的泥炭地分类（Moore and Bellamy，1974），中国的泥炭沼泽分类（柴岫，1990；郎惠卿，1983），美国鱼类和野生生物署的湿地和深水栖息地分类、沼泽分类（牛焕光等，1985），美国东北部冰川遗迹区的淡水湿地分类（Golet and Larson，1974），美国冰川高原草原地区的天然池塘与湖泊分类（Shaw and Fredine，1956），佛罗里达森林湿地分类（Wharton，1976）等［9］。

表1-1 拉姆萨尔《湿地公约》分类系统

表1-2《中国湿地调查与监测技术规程》分类系统

目前湿地分类采用的分类标准常见的有成因分类法和特征分类法两大类［10］。特征分类法主要根据湿地的表观特征和内在的动力活动特征（具较多定量化成分）的不同来区别湿地。典型代表是Brinson于1993年提出的水文动力地貌学分类法，即把湿地的地貌、水文和水动力特征看成是湿地的3个同等重要的基本属性，将湿地依次按地貌位置属性分为河流地貌、凹地貌、海岸地貌和泥炭湿地四大湿地系统→根据湿地的水文特征（补给水源）分成降水补给、地表漫流补给和地下水补给等类型→按水动力特征分成垂直起伏流、无定向的水平流和双向水平流类。成因分类法是根据湿地成因来区别湿地。最具影响的是Cowardin于1979年提出的，即按成因分成海洋、河口、河流、湖泊和沼泽五大系统→按水文特征分成亚系统→根据占优势的植被生命形态和基底组成等湿地外貌特征把亚系统分成湿地类→按照植被的不同把湿地类细分成湿地亚类。国际上广泛使用的Ramsar湿地分类体系沿用了Cowardin分类体系的分类思想，也属于成因分类法。

对这两种分类方法的评述：前者（特征分类法）属于平行指标分类法，偏向定量分析，存在严谨性不足（如将泥炭湿地作为一种地貌属性显然不合适）、实用性较差（如垂直起伏流、无定向的水平流等无实际用途）和分类指标简单化（不能涵盖复杂多样的地貌、水动力形式）的缺点；后者属于分级分类方法，趋向成因定性描述，具有分类全面、易操作的优点，是目前被广泛接受的湿地分类方法，但在反映不同湿地间、不同湿地层次上特征的相似性方面有一定欠缺。

三、岩溶湿地分类体系

1岩溶湿地的分类体系

岩溶湿地分类属于专业湿地分类。由于岩溶湿地生态系统的复杂性（湿地生态条件区域差异性、空间分布的广泛性和生态过程多变性等）以及对其研究的不足，目前还没有建立岩溶湿地的专业分类系统。

岩溶湿地分布于从地表到地下，从峰丛洼地、谷地到峰林平原的不同地貌单元，从连续水体（湖泊）到联系微弱的地下水文系统（包括承压水和深循环等复杂水文特征），各种湿地的内部结构（如土壤、植被群落类型等）、功能各不相同，因此，区分不同成因、不同层次上的那些具有均质性特征的岩溶湿地类型，建立一个完善、科学的岩溶湿地分类体系是十分必要的。

岩溶湿地分类标准的建立：以简明、适用和易于操作为原则，综合成因分类法和特征分类法的优点（如湿地水的补给源），采用分级分类方法。不同级别的分类依据（指标）既要考虑对湿地结构与功能的影响程度，又要突出反映岩溶湿地生态系统内部的本质特征差异（特殊性）：① 以湿地的地貌（地表、地下）划分为两个类群（一级分类）；② 以湿地成因（生境与形成机制）作为第一级分类依据；③ 根据对湿地生态系统的结构和性质的分析、研究，水是湿地形成、演化（生态过程）的主导因素，而排水不良的水成土壤和湿生或水生植被是其水文生态过程的必然结果，因此，按照水文特征（湿地水的补给源）→植物群落类型或基底底质的顺序分层次确定岩溶湿地的二、三级分类依据，最终建立岩溶湿地分类体系，以期为在不同的空间尺度上进行湿地编目与制图，开展岩溶湿地的科学研究、管理和开发提供科学依据。根据以上分类原则，将岩溶湿地划分为2个类群、7个一级分类、17个二级分类（表1-3）。

表1-3 岩溶湿地分类

续表

2对岩溶湿地分类相关问题的说明

首先，地表岩溶湿地和地下岩溶湿地是基于岩溶地区具有典型的地表、地下“双层”水文地质结构，并且两者在地貌、生态结构和功能上差异明显的特点划分的；7个二级分类（分别属于地表和地下岩溶湿地）主要是依据湿地成因；三、四级分类综合考虑了湿地的成因、水文特征（包括水的来源）和地貌因素。

其次，湿地的成因与水文特征紧密相关。不同类型的湿地的成因、地形地貌在不同程度上决定或影响着湿地的水文特征。而水文特征不仅是岩溶湿地区别于其他湿地的重要指标，也是岩溶湿地分类的最重要依据。湿地生态系统有别于其他类型生态系统的突出标志是水分的盈余。而水的成因或来源是湿地起源和发生类型的重要指示因子，水的赋存方式和水文过程是主宰湿地生态系统运行机制的最重要的因子，其动力条件决定着湿地的基质或沉积物类型及空间分布规律，其深度和水质决定着湿地的植被类型和群落结构，甚至湿地的生态功能。可以说湿地的生态性质的所有体现皆与其水文特征密切相关。据此对地表、地下岩溶湿地进行三、四级或更进一步分类。

（1）地表岩溶湿地

1）溶蚀洼地型岩溶湖是指石灰岩溶蚀、侵蚀形成的岩溶洼地中积水形成的湖泊，有天然型、堰塞型和混合型岩溶湖泊等几种成因形式。堰塞型岩溶洼地型岩溶湖是由于洼（谷）地排泄口被岩溶崩塌、泥砂堵塞和滑坡等原因堵塞后积水成湖，以岩溶地表、地下河流转换处——伏流入口被堵塞后在上游形成湖泊最为常见，此类湖泊通常面积较小，以圆形、椭圆形或长条形为主。我国最有代表性的低纬度地区高原岩溶湖泊为贵州威宁草海，属于溶蚀、堰塞综合成因。

2）构造岩溶湖是由于地壳变动（包括地壳断裂和褶皱）形成，由碳酸盐岩和非碳酸盐岩、断层带等共同组成的断陷盆地或褶皱构造（如向斜盆地），在其低洼凹陷处汇集地表、地下水形成的湖泊，有断陷型、褶皱型（包括向斜、构造盆地、背斜和构造穹隆等）和混合型的构造岩溶湖。云南岩溶湖泊群、广西桂林会仙睦洞湖、四川广安华蓥天池湖为典型的构造岩溶湖。

3）岩溶河流湿地中的泛洪峰林平原湿地系岩溶河水、地下水洪水泛滥淹没的河流两岸地势平坦地区，包括河滩、泛滥的河谷、季节性泛滥的草地。地下水的水文特征对岩溶泛洪峰林平原的淹没时间、周期和生态特征影响巨大。

4）岩溶沼泽湿地分布局限于大型岩溶低洼地或峰林平原地区，多分布于岩溶湖泊周边、河间低洼地、岩溶地下水出口处。岩溶沼泽中水的成因、来源是沼泽湿地起源和发生类型的重要指示因子，也是岩溶沼泽湿地进一步划分的标准。云南中甸的纳帕海是我国最典型的岩溶低洼地潴水沼泽（或沼泽化草甸）。

（2）地下岩溶湿地

依据地下水空间赋存方式（形态）或水动力特征，依次将地下岩溶储水盆地划分为地下岩溶湖和地下岩溶储水构造；将岩溶地下河划分为单管道型岩溶地下河、多管道地下河和密集裂隙型岩溶地下水径流带；将其他岩溶地下水文系统分为承压岩溶地下水文系统和其他岩溶水文系统；可依据地下水的来源（如外源水补给、流域内大气降水补给等）对地下岩溶湿地作进一步分类。

（3）岩溶湿地的进一步分类

对四级及以上分类，原则上以水生植被群落+湿地基底类型，尤其是高等水（湿）生植物群落类型（包括沉水型、浮水型、挺水型草本植物）为依据进行分类命名。

3岩溶湿地的特殊性及其在湿地分类体系中的地位

（1）岩溶湿地的生态脆弱性

岩溶生态系统极度脆弱，这主要是由于岩溶地区水、土配置的不协调造成的。岩溶湿地生态系统也不例外，表现为湿地储水结构的不稳定性。除了人为破坏和气候变暖导致湿地退化外，岩溶地下水位下降和季节性变动导致岩溶塌陷、堰塞堤坝溃决或其他突发事件造成储（蓄）水构造的破坏，使湿地水资源流失，均会造成湿地消亡，尤其是处于河流裂点上游、地下水位之上的悬挂湖泊、壅塞湖泊。贵州省威宁境内的堰塞溶蚀型岩溶湖草海就历经了多次的堰塞→堤溃事件，据《威宁县志》记载，最近的一次堤溃发生在清咸丰十年（1860年），因山洪暴发，洪水携带的泥砂、石块将原来的消水洞堵塞而形成现今的草海。

（2）岩溶湿地在湿地分类体系中的地位

在拉姆萨尔《湿地公约》分类体系中，没有专门的岩溶湿地类型，只是将与岩溶有关的湿地划归为“内陆湿地”中的“内陆的喀斯特和其他地下水文系统（ZK（b））”及“人工湿地”中的“人工的喀斯特和其他地下水文系统（ZK（c））”两类。在《中国湿地调查与监测技术规程》的4大类26种湿地类型［11］中没有与岩溶有关的湿地类型，首先这与该规程中提及的“根据中国的实际情况”不符，我国是世界上第一岩溶大国，岩溶分布区面积占国土总面积的约1/4，岩溶湿地分布广泛；其次，岩溶湿地与非岩溶地区湿地生态系统在成因、演化、空间形态（地表、地下）和水文特征（水文过程、物质能量转换）及生态功能上有着本质区别，因此，将两者进行区分是十分必要的；此外，岩溶湿地也是岩溶生态系统特殊而重要的组成部分，研究其形成、演化机制和分类体系对在地表水渗漏严重、石漠化问题突出的我国岩溶地区开展一些重大的岩溶生态与工程问题（如岩溶生态重建、岩溶地区蓄水工程建设等）尤其重要和具有指导意义。岩溶湿地研究也是现代岩溶生态学、岩溶学新理论的基石。因此，其在湿地分类系统中理应具有更特殊的地位。

岩溶湿地，就其空间分布而言，除少数岩溶水文系统及其排泄区位于岛屿和滨海海平面以下外，其余均分布于内陆地区，因此，岩溶湿地在湿地分类体系中应归属到内陆湿地中。考虑到其与非岩溶地区湿地在水文特征、水质、土壤和生物生态方面存在本质上的差异，建议将内陆湿地下属的众多湿地划分归为岩溶湿地和非岩溶湿地两大类型，将岩溶湿地提升到一个新的高度，以便开展两种性质各异的湿地生态系统的对比、保护和修复研究。

（3）其他分类方法或相关类型的界定

岩溶湿地的分类还处于初步的探索阶段。对岩溶湿地的分类基于不同的应用目的可以有不同的分类标准，如对侧重反映岩溶湖泊演化过程的岩溶湖泊湿地，可以划分为“沼泽化岩溶湖泊湿地”、“演进型岩溶湖泊湿地”等；或根据湿地的海拔高程（气候环境），划分为“高山（或低海拔）岩溶湖泊湿地（沼泽）”、“亚热带岩溶沼泽化草甸”等。但是，建立一个通用的分类体系是十分必要的。本书提出的岩溶湿地分类体系只是一种初步尝试。

地下岩溶湿地的界定是一个复杂的问题，目前还没有相关标准。就1979年美国鱼类和野生动物保护协会的湿地的定义中没有提到地下岩溶湿地这个概念来看，所有地下水域或都不是湿地，而拉姆萨尔《湿地公约》将所有地下水文系统（包括岩溶地下水文系统）都纳入湿地范畴。但是，从体现湿地生态功能方面考虑，除了人类能够直接进入的地下河洞穴系统或地下水位较浅（植物根系可以触及或能使地表土壤、岩石长期处于湿润状态）的岩溶地下水文系统（如地下岩溶湖泊或储水构造）外，其他地下水文系统只具有间接的生态功能（为地表提供水源），因此，建议根据人类是否可以进入，或植物根系是否可以触及或是否能使地表土壤、岩石长期处于湿润状态的地下水文系统来界定地下岩溶湿地。

加拿大人的湿地定义对水文条件和湿土条件有更具体的界定在这里，湿地的“湿”确定为水位在地面上下，在生长季里土壤处于水饱和状态;形成水成土(Hydric soil)，并生长水生植物。

迄今，最综合性的湿地定义是美国鱼和野生动物管理局的湿地科学家经几年考察之后于1979年采用的。这个定义是在一份题为《美国湿地和深水生境的分类》的报告中提出的，即“湿地是陆生系统和水生系统之间过渡的土地，在这些土地上，水位经常在或接近地表，或为浅水所覆盖”。并进一步阐述到，湿地必须具备以下三个特征中的一个或一个以上：

①至少周期性地长有处于优势地位的水生或湿生植物;

②基质以不渗水的有机质土层为主;

③基底非土质，但被水淹没，至少每年植物生长季节保持高水位。

这一定义将湿地视为从陆地到水体的过渡部分。本定义并不强调湿地必须具备三个传统的条件水文、土壤和植被。认为只要有一个或一个以上上述条件的土地就可称为湿地人们对于具有那三个属性的土地称为湿地，争论不多，而对于把那些处于三个属性边缘的地方名之为湿地，则同意者不多。

1971年，在伊朗建立的《关于特别是水禽栖息地的国际重要湿地公约》(简称《湿地公约》)，也称拉姆萨尔湿地公约，给出了各国能够接受的广义湿地定义：湿地系指天然或人工、长期或暂时之死水、或流水、淡水、微咸或咸水沼泽地、泥炭地或水域，包括低潮时水深不超过6m的海水区。

此外，公约第二条第一款明确：

-

湿地，可包括与湿地毗邻的河岸和海岸地区，以及位于湿地内的岛屿或低潮时水深超过6m的海洋水体。

根据这一规定，公约对湿地的定义延伸的更为广泛，包括河流、湖泊、沿海泻湖、红树林、泥炭地以及珊瑚礁。

此外，湿地还包括人工湿地，如鱼塘、虾塘、农田池塘、灌溉农田、盐池、水库、沙砾矿坑、蓄水池、污水处理场及运河等。

湿地定义的发展反映了人们对湿地认识的演变。湿地概念从“水饱和的土地”逐渐向“湿生态系统”转化。当前普遍认为，湿地是地球上一种重要的生态系统，处于陆地生态系统如森林和草地与水生生态系统如深水湖和海洋之间，是二者之间的过渡带。湿地结合了陆生生态系统和水生生态系统的属性，但又不同于二者。

湿地的水文条件是湿地属性中的决定性因子是经常处于土壤水分饱和或有浅水层覆盖。湿地与陆生系统的分界在土坡水分饱和范围的边缘;而与深水系统的分界相当于挺水植物可以生长的范围边界，一般定为水深2m处。

水对湿地土壤的发育有深刻的影响。湿地土壤通常称为湿地或水成土。

泽地;地表过湿或有薄层积水，土壤水分几达饱和，并有泥炭堆积，生长着喜湿性和喜水性沼生植物的地段。由于水多，致使沼泽地土壤缺氧，在厌氧条件下，有机物分解缓慢，只呈半分解状态，最终形成泥炭。又由于泥炭吸水性强，致使土壤更加缺氧，物质分解过程更缓慢，养分也更少。因此，许多沼泽植物的地下部分都不发达，其根系常露出地表，以适应缺氧环境。沼生植物有发达的通气组织，有不定根和特殊的繁殖能力。沼泽有三类：木本沼泽，主要分布于温带，有乔木沼泽和灌木沼泽之分，优势植物有杜香属、桦木属和柳属；草本沼泽，类型多，分布广，优势植物有苔草，其次有芦苇、香蒲；苔藓沼泽，又名高位沼泽，优势植物是泥炭藓属。

湿地(wetland)是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，在土壤浸泡在水中的特定环境下，生长着很多湿地的特征植物。湿地广泛分布于世界各地，拥有众多野生动植物资源，是重要的生态系统。很多珍稀水禽的繁殖和迁徙离不开湿地，因此湿地被称为“鸟类的乐园”。湿地强大的的生态净化作用，因而又有“地球之肾”的美名。

可见主要区别是在它们那里生长的物种不同，沼泽主要是低等的动植物，而湿地是高等的动植物。对整个生态系统影响也不同，湿地更加积极一些