1、第三章 濕地的生態水文過程水文過程是決定各種濕地類型形成與維持，以及濕地過程的唯一最重要的因素。濕地水文過程取決于氣候和地形條件。濕地水文過程可直接改變濕地環境的理化性質，特別是氧氣的可獲取性及相關性質，濕地環境的改變也會影響濕地水文過程。濕地環境條件直接影響濕地的生物類群。氣候地形第一節 濕地水文要素降水與蒸散發集水區和徑流洪水和河緣濕地持續時間和周轉率地下水和地表水降水與蒸散發 降水包括降雨和降雪，隨地理、時間和季節變化，變化依賴于大氣和地形因素。部分降水被植物覆蓋截留，保存在樹冠層，叫做截留量，實際透過植被達到下面的水量叫貫穿降水量，植被莖稈留下的水量稱為莖流量。截留量取決于總的降水量以

2、及植被發育的階段。截留量在研究單次大暴雨時可忽略不計，但在濕地水量平衡研究中十分重要。從濕地水或者土壤中蒸發出的水加上通過維管植物到達大氣的水汽被統稱為蒸發蒸騰作用，簡稱蒸散發，是一個與降水相反的過程。蒸散發與環境因素和植物自身性質相關。溫度，風速，葉片氣孔等。植物對于濕地水分的蒸散發有什么影響？增加？降低？2. 集水區和徑流 降雨被攔蓄時，無法形成地表徑流，攔蓄的積水通過蒸發和下滲輸出系統。當雨量超過土壤下滲能力，雨水匯集成徑流，并在更大更廣泛的低洼處匯集，形成濕地。由集水區形成的濕地受到地表水的影響：坡面漫流和河川徑流。集水區形成的濕地水量呈現明顯的波動性。河流流量的直接徑流部分非常關鍵，

3、 也就是在一場暴雨中引起河流流量立即增加的降雨量。一場暴雨中導致直接徑流（或快速徑流） 的降雨量可用下面的方程式估算：該方程式表明濕地的直接地面徑流量與降水量的體積（ P A w ） 成比例。Rp 表示形成濕地直接地面徑流的那部分流域降水所占全流域降水的比例。一般而言， Rp 隨緯度增加而增加。3. 洪水和河緣濕地 洪水是河流水位超過河漫灘地面溢流的現象，是一種自然災害，但也僅是水文過程自然變化的一部分。洪水規模與降水、徑流速率、植被等密切相關。傳統工程防洪由于損失天然調蓄洪水的能力，經常產生眾多問題，例如增加下游地區的洪水風險，產生地質災害等。洪水既有負面作用，也具有正面效應。洪水能夠為土壤

4、提供大量水分和營養物質，補充地下水等。4. 持續時間和周轉率 濕地水的持續時間或者更新率或者水周轉率是濕地最為關鍵的要素，影響濕地的壽命。濕地系統的物理、化學和生物屬性取決于系統的開放度，水的更新率是開放度的一個重要指標。由于濕地中水體不均勻混合，使得計算得到的水流經濕地的滯留時間要長于實際的滯留時間。另一個概念是湖泊濕地的換水周期理論。換水周期系指全部湖水交換更新一次所需時間長短的一個理論概念5. 地下水與地表水 地下水是濕地重要水源之一，存在于巖石顆粒之間或細微的裂縫中，這些含水的巖石稱為蓄水層。地下水通過影響包氣帶土壤水分和鹽分間接影響天然植物生長狀態。地下水主要通過向上的運動補充土壤水

5、分。濕地可以受到地下水的控制，也有可能不受控制，主要取決于地表土壤的滲透性。第二節 濕地水平衡濕地水文周期濕地水量平衡濕地水量平衡的要素濕地水量預算1. 濕地水文周期水文周期是濕地水位的季節性變化格局，表現為濕地表層和亞表層水位的升降。不同類型的濕地具有特定的水文周期，而其年際間的穩定性決定了濕地的穩定性。濕地的水文周期每年都不同，但從長時間看具有一定的循環期。2. 濕地水量平衡水分收入：降水、地表徑流及地下水補給水分支出： 蒸發、地表徑流及下滲人為作用會導致極端現象，挖溝渠排水、河流改道、圍湖造田等等。 濕地的水文狀況由三個因素影響：a 水的流入和流出之間的平衡；b 景觀的表面輪廓；c 亞表

6、層土壤、地質和地下水條件。第一個因素定義了濕地的水量平衡，后兩個定義了濕地的儲水能力。 濕地水文循環過程決定了濕地的水量平衡，包括濕地植被對降水的再分配；濕地降水徑流形成過程；濕地地表層徑流；濕地蒸散發過程等。降水受到植物的影響：影響降水形式的空間格局，對降水的再分配徑流形成過程對不同類型濕地而言具有明顯差異。3. 濕地水量平衡要素的測量地表水：指濕地中開闊的水域。濕地中不同部分的地表水水位是變化的，因此地形信息對于估算水量十分重要。降水：是濕地水量平衡的主要輸入來源，短時降水用雨量計測量。表面流（地表徑流）：地表徑流主要由降水轉化，轉化比例取決于氣候因素。包括地面徑流和河川徑流。流量計測量。

7、土壤水：多年平均變化為零，但每年的土壤水都不相同，各個季節也有差異。土壤水是生物需水量的重要組成部分。地下水：地下水對濕地的影響因濕地類型而異，有些影響較大，有些毫無作用。根據地下水與濕地的關系，濕地可分為流注濕地和回灌濕地。較難直接測量，利用水量守恒計算。潮汐：是海岸濕地的重要水文要素，會造成土壤鹽堿化等負面作用，但也能夠帶走多余鹽分、重建有氧條件和提供營養。實測，檢測漲退潮的水位變化。蒸發蒸騰：液態水變成氣態水蒸氣的過程，受到溫度、濕地、風速等條件的控制。4.濕地水量預算一般預算模式：主要計算量的預算降水量：表面流：洪峰徑流量：溝渠化水量：地下水大部分濕地對地下水或者受地下水的影響很小，因

8、為濕地一般具有透水性較差的土層。蒸發蒸騰率：與水面（或葉表面）蒸汽壓和上層空氣蒸汽壓之間的差值成正比。蒸發蒸騰量的計算除了直接測量，一般可利用一些公式進行計算，公式參數往往是一些氣象數據。第三節 濕地的水深與水位水深與濕地植被最低生態水位1. 水深與濕地植被的關系不同水深環境梯度下的群落結構年內水深大于0m，群落以水生植物為主年內水深低于0m，群落逐漸演替為旱生植物年內水深變幅大于1m，優勢種為藻類年內水深變幅0.9-1m，優勢種為藻類、草本年內水深變幅0-0.8m，優勢種為草本不同深度環境的生態特征變化（蘆葦）隨年平均水深增加，平均株高和莖粗均增加。平均密度和平均蓋度與水深呈非線性變化，表明

9、水深過低和過高都影響蘆葦的生長。蓋度指植物地上部分植投影的面積占地面的比率。2. 最低生態水位水是生物體的重要組成部分，也是生命之源。根據水對生物的生長發育的不同基點，可分為最高、最適和最低三個基點。低于最低：水分不足使生物體內能力代謝紊亂，能力利用效率降低，植物生長和生物合成作用減弱，原生質結構破壞，物質吸收和運輸受阻。高于最高：抑制有氧呼吸、組織水分和礦物質吸收，各個器官和組織萎縮、腐爛。第四節 水文與濕地系統的相互作用水文對濕地生態系統的影響濕地生態系統對水文的影響1. 水文對濕地生態系統的影響對植物物種組成與豐富度的影響物種組成與豐富度水文過程對濕地物種組成和多樣性影響具有兩面性，受水

10、文周期和自然能量的影響。 限制作用：選擇耐淹植物排除不耐淹植物。促進作用：物種豐富度隨著水流流通的增加而增加。很難在水文條件變化與濕地植物間建立直接的聯系。對動物物種組成與豐富度的影響大型無脊椎動物：靜水環境下種群豐富度較高。浮游動物：在洪水過后特別豐富。魚類：上游水會影響下游中的魚類，洪水有利于提供食物和棲息地。鳥類：具有較廣的活動范圍，但對長期水文變化較敏感。兩棲動物：水質較差則無法生存，水位波動對其豐富度有影響。生物膜：包括藻類、細菌等。受到深度、干濕交替頻率、水流速等方面影響。對初級生產力的影響水流停滯的濕地或持續淹水和排水的濕地具有低的生產力，而具有緩流濕地或開放型的河濱濕地則具有較

11、高的生產力。水文過程是營養物質輸入的主要途徑。水文條件在淡水草本沼澤生產力的影響不確定。對有機物累積和輸出的影響由于初級生產力的增加或分解與輸出的降低而累積過剩的有機物質，與流水體相連的濕地通常具有較高的輸出率，而水文隔絕的地通常具有少的有機物質輸出。 水文對分解途徑的影響目前還不是很清楚。對營養物質循環的影響營養物質隨降水、河流洪水、潮汐、地表和地下徑流輸入濕地，營養物質的輸出主要受水流輸出的控制。營養物質流也是濕地生產力和分解能力的重要決定因素。2. 濕地生態系統對水文的影響植物的影響直接影響：減緩水流、持留降水、蒸發蒸騰等。間接影響：改變地貌特征，土壤滲透型性等，影響水文過程。化學影響：