森林沼泽植物与泥炭间的营养物质交换
出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第698页（3140字）
森林沼泽是沼泽的一种类型，指在地表有季节性积水或常年积水的森林，林下的土壤有泥炭积累或潜育过程。
它广泛分布于北半球的温带和寒温带，在热带、森林沼泽面积小。
森林沼泽是个复杂体系。
在其形成与发展过程中，所处的不同的发育阶段，植物群落结构、种属成分、种群动态、植物与泥炭的营养以及沼泽所处地段自然条件的差异，形成了不同的森林沼泽。一般可分为两大类型，一是地表过湿或有季节性积水，土壤有薄层泥炭或无泥炭，其上生长有树木的沼泽地。这类森林沼泽是处于沼泽形成发育的初级阶段，故称为低位沼泽(Lower mires)，由于沼泽土中营养物质丰富，又称为富营养沼泽(eutrophic swamp)。国际上通常称为Swanp，即树沼泽。
另一类森林沼泽，其地表处于常年积水的嫌气环境，死亡的沼泽植物，其残体积累形成泥炭层，并不断增厚，造成沼泽地表高出周围地面，因而得不到地下水补给，以大气降水补给为主，泥炭层中的营养物质贫乏、酸化，满足不了维持树木正常生长发育的需要，因而树木逐渐生长发育不良，矮生、枯稍、林木稀疏成为疏林，乃至无林。但喜湿耐酸的贫营养植物大量侵入，尤其泥炭藓十分发达，在地面形成密致的地被物和高大的藓丘。此类沼泽是发育的高级阶段，故称为高位沼泽(High bog)，由于泥炭层中的营养物质十分贫乏，呈强酸性，又称为贫营养沼泽(Oligotrophic bog)或酸沼(Bog)。
还由于沼泽地表泥炭藓占优势，故还称为泥炭藓沼泽(Sphagnum Bog)。
森林沼泽中蕴藏着丰富的泥炭资源，但它又影响着树木的生长，因此，很早引起人们的重视，把它作为改造利用的对象，研究它的形成、发展、演替以及在其演化过程中沼泽植物与泥炭间营养物质的交换等理论。
在17世纪末以前，人们在开发利用泥炭过程中，开始认识泥炭。
1535～1543年，在莱兰德(J．Leland)的旅行日记中，记载了泥炭中有树木残体，认为泥炭地是由森林沼泽形成的。
18世纪初至19世纪末，欧洲一些国家利用泥炭和疏干泥炭地，并对森林沼泽进行了研究。
1779～1981年丁·沃尔克(Wulker)着的《地质学讲义》一书中叙述泥炭沼泽有4种：一是由半腐烂的树木残体形成的；二是由草本植物残体形成的；三是由欧石楠植物残体形成的；四是由泥炭藓残体形成的。
19世纪，对泥炭沼泽及其应用的研究，得到了迅速发展。
1842年J．S．斯蒂特鲁普对丹麦泥炭地的形成进行了研究，认为该地是森林数次演替而成的。1888～1889年，B．B．道库恰夫研究了俄国的森林沼泽，详细描述了森林沼泽化的特点，提出了陆地沼泽化的形成与发展，在很大程度上与砍伐森林和森林火灾有关。
1902年，德国韦伯(C．A．Weber)根据泥炭沼泽的水分补给的地表形态及营养状况，论述了沼泽发育的3个阶段，以此作为分类依据，将沼泽分为低位、中位和高位3种类型，至今仍被广泛使用。1905～1915年，前苏联的B．Н．苏卡契夫，对森林和沼泽的相互关系进行了研究，提出了与韦伯类似的沼泽分类。
芬兰、瑞典、英国等国学者也相继对森林沼泽进行了研究。
50年代后，关于沼泽的论着越来越多。
1963年，前苏联皮雅钦科(Н．N．nьявченко)编着了《森林沼泽学》一书，论述森林沼泽地的营养生态和沼泽生态系统的研究．前苏联M．C．博奇，和B．B．马津格曾写了苏联沼泽生态系统一书。1983年美国的戴维、勾得尔写了全球生态系统一书，其中第4卷论述沼泽。
中国沼泽学的研究较晚，在本世纪60年代初，在东北师范大学地理系和中国科学院长春地理研究所，先后建立了沼泽研究室。70年代起，煤炭、地质等一些科研单位和高等院校也先后成立了研究机构，开展了中国泥炭沼泽与沼泽学的研究工作，形成一支专业科研队伍。
1983年郎惠卿等编写了中国沼泽一书。
森林沼泽的形成与发育过程，是泥炭层中营养物质逐渐贫化的过程，也是沼泽植物与泥炭之间营养物质交换量的变化过程。由于沼泽地势低洼，地表过湿或有积水，土壤通气不良，死亡的森林植物残体在土壤嫌气条件下，微生物活动能力弱，难以分解，呈半分解状态保存于土中形成泥炭，逐年积累形成炭层。因此泥炭层中的营养元素来源于泥炭植物残体、地表迳流和地下水中溶解的无机盐类，而主要靠泥炭植物残体分解释放的各种营养物质。森林植物在这样一个物质循环过程中，即死亡的植物残体形成泥炭，泥炭分解释放的营养物质又被吸收，不断地进行营养物质交换、赖以生存与发展。
沼泽地水分过多，直接影响树木的生长发育，因此，本世纪50年代以来欧洲一些国家特别是芬兰和前苏联重视沼泽地排水工程的研究。
因为沼泽排水后改善了土壤的通气状况，加强了土壤微生物的活动与繁殖能力，促进了泥炭的分解与营养元素的释放，有利于植物对营养元素的吸收。中国小兴安岭伊春红星林业局70年代进行了小面积贫营养森林沼泽的排水试验。沼泽排水后，收到一定效益，树木恢复了生长。但是树木生长速度较慢，径生长量很低。
树木生长发育不良，不仅是沼泽地水分过多影响，还与泥炭中的营养元素贫乏有关。近年来许多国家学者又重视沼泽的营养生态。
80年代美国学者曾研究贫营养沼泽中泥炭藓的生长发育与酸度、营养元素的关系。但是群落中各种植物的生长发育状况并不完全相同，泥炭藓、狭叶杜香和甸杜在群落中生长繁茂，成为优势种和特征种，而树木则生长发育不良，说明贫营养森林沼泽中的营养物质适合某些植物生活的需要，而满足不了树木生长发育的要求。
因此，80年代后期中国开展了对森林沼泽植物与泥炭间营养物质交换的研究。定位和半定位研究森林沼泽的小气候、泥炭的水化学、泥炭的营养成分及其季节性变化对植物生长发育的影响；研究土壤微生物和土壤动物区系成分的特点及其季节性变化，以及各种沼泽植物对泥炭中营养元素的吸收力(迁移力)、生物吸收系数及植物凋落物返回泥炭土中的营养元素等，即森林生态系统中的物质流、能量流的物质循环。
根据实验研究，初步证明不同泥炭层位中的理化性质及营养元素含量有差别，并有季节性变化规律。各种沼泽植物体内的营养元素含量不同，也有季节性变化规律，而且对泥炭中各营养元素的迁移力有差别。
沼泽植物对泥炭的营养元素的吸收量与泥炭的分解强度和营养元素的释放量密切相关。今后有待深入研究泥炭的分解强度与营养元素释放时所需要的适宜温度、湿度以及土壤微生物区系成分及其活动能力的机理，全面揭示森林沼泽生物系统中物质循环特征，加强沼泽植被的生理生态学的研究方向，并为合理利用、改造与保护沼泽提供理论基础。
。【参考文献】：1 David W Goodall. EcosysTEMS OF THE WORLD, 4A New york: Amsterdam-Oxford: 1983,35～ 255
2 郎惠卿．小兴安岭森林沼泽植物与泥炭间营养物质交换过程．国家自然科学基金委员会，东北师范大学，1993．60～73
(东北师范大学郎惠卿教授撰)