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全球泥炭的分布

由于世界自然條件的復(fù)雜性，泥炭的分布具有不平衡性和不均一性的特點(diǎn)(圖1)。早在1904年，弗柳和羅捷爾在資料不足情況下，編繪了世界泥炭分布圖。1964年，НиконовMН根據(jù)國際泥炭會議(1963年)的有關(guān)資料，首次分析了世界各大洲泥炭沼澤的分布概況，劃分了7個泥炭堆積地帶：①干旱地區(qū)弱度泥炭堆積帶；②極地弱度泥炭堆積地帶；③中緯度弱度泥炭堆積帶；④山地弱度泥炭堆積地帶；⑤熱帶和亞熱帶弱度泥炭堆積帶；⑥溫帶強(qiáng)度泥炭堆積帶；⑦潮濕熱帶強(qiáng)度泥炭堆積帶。1976年，ТюремновСА在НиконовMН研究的基礎(chǔ)上，將全球的泥炭堆積強(qiáng)度歸并成6個泥炭堆積強(qiáng)度帶，并編制了世界泥炭堆積強(qiáng)度分帶圖[18]。圖2顯示，全球有4個弱度泥炭堆積帶，它們分別是：①極地弱度泥炭堆積地帶，位于歐亞大陸、北美大陸北冰洋的廣闊沿海地帶、苔原和森林苔原，局部深入到森林地帶內(nèi)，②中緯度弱度泥炭堆積帶，分布在歐亞大陸的森林草原帶和北美洲高原草原帶內(nèi)，局部地區(qū)深入到森林帶內(nèi)，③山地弱度泥炭堆積地帶，分布在山區(qū)內(nèi)，具有強(qiáng)烈切割的地貌使地帶內(nèi)的自然條件差異很大，泥炭分布十分零散，④熱帶和亞熱帶弱度泥炭堆積帶，主要分布在非洲和南美洲干草原范圍內(nèi)，而南美洲除了分布在干草原地帶外，還分布在亞熱帶森林地區(qū)；全球有2個強(qiáng)度泥炭堆積帶，它們分別是：①溫帶強(qiáng)度泥炭堆積帶，橫貫北半球大陸的森林地帶，泥炭沼澤分布廣泛、類型多樣，泥炭地面積占本帶面積8%；②潮濕熱帶強(qiáng)度泥炭堆積帶，不連續(xù)分布在潮濕的熱帶內(nèi)，從非洲大陸的剛果盆地到印尼—馬來群島，還可能延伸到亞馬遜盆地一帶，泥炭堆度強(qiáng)度比較大。上述4個弱度泥炭堆積帶面積占全球陸地面積的90%，但其泥炭儲量不到世界泥炭資源總量的5%。其余95%的泥炭資源均分布在2個強(qiáng)度泥炭堆積帶內(nèi)。ТюремноBСА把干旱的沙漠和半沙漠等不利于泥炭堆積、只在局地有小面積泥炭發(fā)育的地區(qū)的弱度泥炭堆積帶[18]，與在南極洲、格陵蘭等冰雪覆蓋地區(qū)都?xì)w入沒有泥炭堆積地帶。

由于泥炭沼澤的發(fā)生和發(fā)展受一定水熱組合制約。對于全球而言，全球泥炭的分布，特別是平原地區(qū)具有地帶性特點(diǎn)，但是受到海陸分布、地質(zhì)、地貌和水文等因素影響，使地帶性規(guī)律受到破壞，因此泥炭的分布又具有區(qū)域性和非地帶性的差異[1]，從全球泥炭地的分布來看就可以證實這一觀點(diǎn)。在北半球的歐亞大陸，泥炭沼澤的地帶性分布規(guī)律比較明顯。從北冰洋沿岸永久凍土的苔原帶，泥炭沼澤化面積很大，但泥炭積累很弱；向南的寒溫帶針葉林地帶，泥炭沼澤面積分布最廣、泥炭積累強(qiáng)度最大；再往南，以森林草原為主的草原帶，隨著溫度增高、濕度變小，泥炭沼澤面積逐漸減少，泥炭堆積緩慢，泥炭地分布越來越少。

主要泥炭地類型分布

按照泥炭形成環(huán)境和泥炭地地表形態(tài)特征，泥炭地可以分為苔原多邊形泥炭地、凍結(jié)的丘狀泥炭地、高低位鑲嵌的泥炭地、毯狀披蓋式泥炭地，凸起貧營養(yǎng)泥炭地和平坦富營養(yǎng)泥炭地。以下分別論述各主要泥炭地類型的分布情況及泥炭賦存特征。

1.苔原多邊形泥炭地：主要分布在歐亞大陸、北美洲、阿拉斯加和南極洲的連續(xù)凍土區(qū)。本區(qū)氣候寒冷，降水量少，地面冷濕，沼澤植物多生長些低矮的莎草、苔蘚和地衣，生長期短，植物生長量亦少，植物殘體分解緩慢，每年有機(jī)殘體只有少量積累。泥炭沼澤大片分布，多發(fā)育在平坦和稍低洼處，但泥炭層較薄，一般不超過50cm，泥炭蓄積量不大。一年中泥炭層多處于凍結(jié)狀態(tài)，泥炭沼澤地貌與凍土有密切關(guān)系，形成苔原多邊形泥炭地景觀。

2.凍結(jié)的丘狀泥炭地(或泥炭丘沼澤)：分布在北美洲、歐亞大陸、斯堪納維亞半島北部的苔原、森林—苔原和泰加林帶不連續(xù)永凍土區(qū)，其特點(diǎn)是泥炭地形成幾米高的小丘，丘上為貧營養(yǎng)沼澤，泥炭丘間發(fā)育有潮濕的富營養(yǎng)沼澤洼地或積水，泥炭丘是由吸足周圍沼澤水分的冰核膨脹作用及凍層邊緣冰結(jié)沉積作用形成。

3.高低位鑲嵌的泥炭地(阿帕泥炭沼澤)：主要分布在斯堪納維亞半島北部(芬蘭和瑞典的北部和中部)和歐亞大陸西部的北方帶(卡累利和國及伯朝拉盆地)，在北美也有此類泥炭地發(fā)育。該類泥炭地位于泰加林帶北部和中部的某些地區(qū)，大部分屬于最后一次冰期形成的冰磧平原、湖漬平原、波狀冰磧等地貌部位，其泥炭化程度為10%～50%。本區(qū)特點(diǎn)是地表洼陷，在垅崗或草丘上生長中營養(yǎng)或貧營養(yǎng)植物，錯落于生長富營養(yǎng)植物的洼地或小湖中，垅崗與濕洼地都向左側(cè)傾斜排列于沼澤地面，也稱垅崗—濕洼地泥炭沼澤[19]。在芬蘭和一些國家稱為阿帕式泥炭沼澤(Aapamires)。

4.毯狀披蓋式泥炭地這是一種特殊類型泥炭地(沼澤)，泥炭沼澤因地勢增高而上升，在北威爾士貝溫(Beimyn)山地發(fā)育的披蓋式泥炭沼澤，甚至形成在傾斜26°的斜坡上。這類泥炭沼澤在歐洲主要分布在愛爾蘭、威爾士、：英格蘭北部、蘇格蘭和挪威的高海岸帶(海拔200～500m)；在北美洲加拿大、紐芬蘭的狹窄海岸帶；在南半球智利南部和新西蘭西南部海岸帶，即在極端海洋氣候區(qū)，當(dāng)降水量大于蒸發(fā)量時，覆被泥炭沼澤直接發(fā)育在礦質(zhì)土壤或低地泥炭之上，好像一條毯子蓋在高地、斜坡地和洼地上面[19]。在英國把這類泥炭地稱為blanketbog，在蘇格蘭被稱為uplandmoor，在瑞士被稱為teckmoor。

5.凸起的貧營養(yǎng)泥炭地：貧營養(yǎng)泥炭地分布在歐洲西北部、俄羅斯、日本北部和北美洲北部(圖7和圖8)。在這個基本連續(xù)帶以南，還可能分布在高原區(qū)、印度尼西亞、馬來西亞和巴西的熱帶低地以及智利、阿根廷和新西蘭等涼濕地區(qū)。就其形態(tài)來講可以分為中心凸起的貧營養(yǎng)泥炭地、穹窿平臺狀泥炭地和穹窿同心圓狀泥炭地[22]。位于歐亞大陸泰加林中部、南部和混交林帶北部(大約53°N～66°N)，是以貧營養(yǎng)泥炭沼澤為主的地帶，通常形成大的貧營養(yǎng)泥炭沼澤復(fù)合體，占據(jù)了最后冰期形成的寬闊海岸低地和廣大平原區(qū)，海拔一般不超過100～200m[23]，其特點(diǎn)是地表凸起，由貧營養(yǎng)泥炭構(gòu)成。沼澤面積大小、沼澤的凸起程度和微地形特征各地差異較大。沼澤植物區(qū)系和組成雖然十分貧乏、單調(diào)，但各地也有所不同。

在歐洲由沿海向內(nèi)陸，隨著海洋性氣候逐漸減弱，依次分布有無林平臺(頂)凸起泥炭沼澤—典型中心凸起泥炭沼澤—有林平臺(頂)凸起泥炭沼澤。主要沼澤植物自西向東，由輪生葉歐石南(Ericatetralis)、中位泥炭蘚(Sphagnummagellanicum)和紅葉泥炭蘚(Sphagnumrufescens)為標(biāo)準(zhǔn)種，往東則變成為典型凸起泥炭沼澤植物杜香(Ledumsp.)、銹色泥炭蘚(Sphagnumfuscum)，再次向東或東南有以羊胡子草(Eriophrumvaginatum)、中位泥炭蘚(SphagnummagellanicumBrid.)、泥炭蘚(Sphagnumsp.)等為標(biāo)準(zhǔn)種的大陸森林凸起泥炭沼澤[1]。凸起的泥炭沼澤泥炭層一般厚2～6m，最厚可達(dá)20m，泥炭不僅發(fā)育在低洼地，而且覆蓋了高低不平的地表，泥炭化程度十分強(qiáng)烈，部分地區(qū)泥炭率可高達(dá)50%以上。如西西伯利亞低地，是世界泥炭最強(qiáng)烈堆積地帶，特別是鄂畢河左岸支流地區(qū)的鄂畢—額爾齊斯河分水嶺泥炭化程度高達(dá)70%，泥炭厚4～5m，而未被泥炭化地區(qū)僅剩下沿河兩岸的狹長地帶，其河間空地是延伸了數(shù)百公里泥炭沼澤，沼澤地表凸起，其中央有時高出邊緣10m，沼澤中央部位沒有森林，地勢平緩，有大量的次生湖，湖間是低平的垅崗[24~26]。

6.平坦的富營養(yǎng)泥炭地：分布在歐亞大陸的闊葉林、森林草原和北美大陸的高原帶，局部深入到草原、半荒漠和荒漠等弱度泥炭堆積帶。該區(qū)一般不利于泥炭沼澤發(fā)育，沼澤零星分布在溝谷、盆地、河流兩岸、湖泊周圍或各種淺洼地中。泥炭沼澤地表平坦，常見有各種類型的草丘，發(fā)育有富營養(yǎng)的木本泥炭、草本泥炭(圖9)。該地區(qū)泥炭分布零散，一般泥炭儲量不大。

全球泥炭地面積

早在1929年，VBülow就估算全球泥炭地面積約為1.0×108hm2[30]，此后陸續(xù)有其他學(xué)者對全球泥炭地面積進(jìn)行估算，但估算面積多為1.0×108～2.0×108hm2[30~32]。主要由于各國對泥炭地調(diào)查程度的不同，加之在泥炭資源考察或統(tǒng)計時，限定泥炭層的最小厚度值不同，如俄羅斯學(xué)者認(rèn)為只有泥炭層厚度大于70cm時，才屬泥炭資源，小于70cm泥炭層應(yīng)屬泥炭土的范圍，不過目前多數(shù)國家認(rèn)為泥炭層大于30cm的泥炭地，才應(yīng)統(tǒng)計到泥炭資源中來。各國學(xué)者對泥炭中有機(jī)質(zhì)含量也有不同的看法，有的學(xué)者主張有機(jī)質(zhì)含量一定要超過50%；有的甚至把有機(jī)質(zhì)含量為20%也算作泥炭[1]。這樣就出現(xiàn)了許多不同的泥炭定義及其有機(jī)質(zhì)含量范圍。目前，大多數(shù)國家將泥炭的最低有機(jī)質(zhì)含量限定為30%。隨著各國對泥炭地調(diào)查的深入以及泥炭地定義的明確，一些大片的泥炭地也被發(fā)現(xiàn)。因此，多年來全球泥炭地面積有不斷增加的趨勢。

1980年，芬蘭泥炭學(xué)家EKivinen根據(jù)第三次國際泥炭會議各國提供的數(shù)據(jù)重新估算全球泥炭地面積僅為1.79×108hm2(比1979年他提出的3.5×108hm2小了很多)，平均泥炭沼澤率為1.4%。1996年，芬蘭學(xué)者ELapplainen在第十次國際泥炭會議期間，發(fā)表了《世界泥炭資源》一書，他指出，全球泥炭資源面積為3.98×108hm2(圖10)[32]。同時，對各大洲的泥炭地面積進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果表明，全球陸地泥炭地面積以北美洲居各大洲之首，面積為173.5×104km2；其次是亞洲和歐洲，面積分別為111.9×104km2和95.7×104km2；澳洲和大洋洲泥炭地面積最小，僅為1.4×104km2。從各大洲泥炭覆蓋度分析，歐洲陸地泥炭化程度最高，泥炭覆蓋度為9.20%；其次是北美洲，為7.08%；澳洲和大洋洲最低，只有0.16%；全球平均泥炭覆蓋度為2.66%。千年生態(tài)系統(tǒng)評估指出，目前全世界至少有173個國家分布有泥炭地，總面積大約為400×104km2[6]，與ELapplainen給出的398.50×104km2相近，因此，目前一般認(rèn)為全球泥炭地面積約為4.0×108hm2。

研究展望

根據(jù)ELappalainen以及千年生態(tài)系統(tǒng)評估報告得出全球泥炭地面積近400×104km2[6,32]。其中，90％的泥炭地分布在北半球溫帶及寒冷地區(qū)，其余的分布在熱帶和亞熱帶，多數(shù)在森林下面[32]。但是，由于泥炭不像其他礦產(chǎn)資源，面積和儲量都處于動態(tài)變化當(dāng)中，還有待進(jìn)一步查清。一方面，在氣候穩(wěn)定、常年積水且未受干擾的條件下，泥炭地能夠緩慢地積累和固定碳[2]。在自然條件下，中國泥炭沼澤的垂直積累速率為0.3～0.4mm/a[2]，而中國晚二疊世熱帶泥炭地的碳積累速率為61.1～73.0g/(m2•a)[33]。根據(jù)陳泮勤等的統(tǒng)計，全球泥炭積累速率為0.2～0.8mm/a[34]。泥炭地除了在垂直方向不斷增長、加厚外,還在橫向上向四周擴(kuò)展,使泥炭地面積和儲量不斷擴(kuò)大。在自然條件下，一塊100hm2的泥炭地每年能擴(kuò)展0.2～0.4hm2，一塊1000hm2的泥炭地每年擴(kuò)展0.65hm2[35]。但是，受氣候變化的影響，泥炭地碳的同化作用與生態(tài)系統(tǒng)CO2、CH4凈釋放作用之間的平衡已經(jīng)打破，泥炭地能否繼續(xù)作為大氣碳匯，還是即將或已經(jīng)成為大氣碳源的問題已經(jīng)受到廣泛關(guān)注[8,36]。對愛爾蘭北方泥炭地為期6a的觀測發(fā)現(xiàn)，其中兩年的CH4和溶解性有機(jī)碳的損失量之和已經(jīng)超過了CO2固定量[37]。FredW等對泥炭低洼地的預(yù)測研究表明，其碳匯的功能將從35%下降到26%，對CO2和CH4的儲存能力也將從15.9g/(m2•a)降低到11.2g/(m2•a)，至2034年，其將會變成碳源[38]。以上研究說明，在全球氣候變化大背景下泥炭地面積和碳儲量都會發(fā)生動態(tài)變化。另一方面，隨著近年來人類活動對泥炭地破壞的加劇，泥炭地的面積正在不斷的銳減，全球環(huán)境中心(GlobalEn-vironmentCentre)的研究結(jié)果顯示，印度尼西亞的泥炭地有2100×104hm2，其中，900×104hm2已經(jīng)被排干、正在分解或者已被燃燒[39]。芬蘭把大面積的泥炭沼澤改造為耕地、林地和牧場，全芬蘭有20%的耕地是由泥炭沼澤開墾而來[2]。因此，在全球變化和人類活動雙重背景下準(zhǔn)確估算全球泥炭地面積及其分布還存在較大困難。不過新技術(shù)與新方法如地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)和模型等的綜合應(yīng)用對進(jìn)一步準(zhǔn)確的計算大尺度空間的泥炭地面積提供了可能[40~45]。因此，在未來的泥炭地研究中，多種新技術(shù)的綜合應(yīng)用將會促進(jìn)泥炭資源區(qū)域性研究的發(fā)展。

盡管世界泥炭地面積很小，僅占全球土地面積的2.66%，但其單位面積有機(jī)碳儲量遠(yuǎn)高于其他土壤類型，因此，泥炭地在全球碳循環(huán)中具有重要作用。但目前，全球泥炭地已受到不同程度破壞，氣候變干或者人為地將泥炭地排干、開采或燃燒會導(dǎo)致泥炭地的碳排放。農(nóng)業(yè)排水和開墾導(dǎo)致泥炭地大面積減少。據(jù)估計，在過去近200a內(nèi)，全球泥炭地的碳儲量已減少了41×108t，其中60%是因人為開發(fā)導(dǎo)致沼澤地消失的結(jié)果[46]。東南亞熱帶泥炭地每年估計排放約20×108t二氧化碳，約占全球礦物燃料燃燒排放量的7%[47]。在歐洲已經(jīng)有90%的泥炭地被開采、排水或產(chǎn)生退化。如果全球泥炭地儲存的碳全部釋放到大氣中，則大氣二氧化碳濃度將增加約200體積分?jǐn)?shù)，全球平均氣溫升高0.8～2.5℃[48]。因此，保護(hù)泥炭地就是最有效的減緩全球變暖的方式，對泥炭地的分布規(guī)律及賦存特征研究意義重大，對泥炭地保護(hù)和恢復(fù)工作也刻不容緩。（本文圖、表略）

本文作者：王銘 劉子剛 馬學(xué)慧 王國棟 單位：中國科學(xué)院濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實驗室，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 中國科學(xué)院大學(xué) 中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院