湿地定义探究论文

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湿地定义探究论文

　　湿地定义

湿地定义探究论文

　　是湿地科学理论体系的基石，反映了人们对湿地的性质、形成和功能的认识程度[1~4]，科学的湿地定义对于湿地鉴别、边界界定、分类、湿地制图和湿地的有效管理等方面都具有指导作用[1,3,5,6]。目前还没有统一的、科学的湿地定义，湿地定义的多样性使人们对湿地概念的理解和运用很难保持一致，而且目前所有的湿地定义都存在科学性问题[1,2,7,8]。究其根源，主要在于长期以来湿地定义的理论基础一直无人涉及[1,2,8,9]，很少有人考虑逻辑学关于定义的一般原理对湿地定义的指导作用，特别是没有明确评价湿地定义科学性的标准[9]。关于湿地定义理论研究的文献不多，2009年，Technical Advisory Team(TAT)[10]第一次涉及到湿地定义的理论问题，提出了检验湿地定义科学性的五条标准：①湿地定义应阐明湿地所特有的物理、化学、生物和社会价值等方面的特征;②湿地定义应包含所有自然区域被湿地管理者和湿地科学家们认为是湿地的所有景观类型;③湿地定义应能转化为湿地制图和湿地边界界定的标准方法，而不受湿地制图和湿地边界界定空间尺度的限制;④湿地定义应与某个已在美国各州、各领域或联邦机构广泛应用且已被证明是适用的定义相同或非常相似;⑤定义中应包含对湿地自然过程的描述，以用于解释湿地特征、功能、有效利用或生态服务等方面的机理。但是，TAT并没有说明湿地定义为什么要满足这“五条标准”?也没有说明如何给湿地下定义?殷书柏[9]从逻辑学的基本原理出发，分析了湿地“科学定义”与“管理定义”的内涵与外延，认为不存在所谓的“湿地管理定义”，只有管理的授权标准及由此授权标准决定的授权管理的范围。在定义湿地时，不能将管理范围与湿地外延混同，也不能将湿地与湿地区、湿地与湿地鸟类生境混同。但是，殷书柏也没有涉及湿地定义的理论基础，没有说明如何给湿地下定义和如何评价湿地定义的科学性。基于湿地科学理论体系构建的需要，本研究试图基于逻辑学关于定义的基本原理，从自然地理学的角度，按照发生学原则，科学地确定湿地外延;利用系统分析方法，深入剖析湿地系统的结构与功能，概括出所有湿地个体都具有且仅为所有湿地个体所具有的本质属性，给出科学的湿地定义。1 定义理论概述逻辑学认为，定义是揭示概念内涵的逻辑方法。

　　对一个概念下定义，首先要明确这个概念所指称的事物是什么?这个概念被称为被定义项，这个概念所指称的事物被称为被定义项外延。概念的内涵是指概念所指称的事物(被定义项外延)的本质属性。本质属性即某种性质集，它为被定义项外延所有的个体所具有(即所有个体的共性)，同时仅仅为这些个体所具有(即这些个体的特性)。对一个概念进行定义，就是对这个概念所指称的事物(被定义项外延)的本质属性(内涵)作出界定。一类事物的本质属性就是该类事物的“属”加“种差”，因而一般用“属”加“种差”的方法给概念下定义。只有明确了被定义项外延，才能明确定义的对象，并对其本质属性进行界定。定义中描述被定义项外延本质属性(内涵)的词称为定义项，定义项就是由被定义概念邻近的“属”概念和表示被定义概念的“种差”所组成。因此，对一个概念的定义可以用一个简明公式表示：被定义项=“种差”+邻近的“属”。“属”是“种”的上位概念，是相对于被定义项的更高一级的范畴。“种”是“属”的下位概念，是指被定义概念与其“属”概念之下的其他“种”概念间在内涵(本质属性)上的差别。根据定义项描述的本质属性(内涵)可以确定一类对象，称为定义项外延。一个概念的定义涉及到两个外延：被定义项外延和定义项外延。如果对被定义项外延的本质属性界定正确，则这两个外延全同。因此，只有明确了被定义项外延，才能为定义的科学性评价提供标准。对一个概念下定义，首先应科学地确定被定义项外延，其次才是找出被定义项“邻近的属”和“种差”，第三是对所给定义的科学性进行检验，满足定义原则就是科学的定义。对“湿地”这个概念下定义也应该按这3个步骤进行。2 被定义项及被定义项外延——湿地及湿地外延根据逻辑学的定义理论，要给“湿地”这个概念下定义，则“湿地”就是被定义项，“湿地”所指称的事物就是湿地外延(被定义项外延)。对“湿地”这个概念下定义就是对湿地外延的本质属性进行界定。给“湿地”下定义，必须首先明确湿地外延，湿地外延的确定必须基于一定的科学理论，而不是主观规定，它反映了目前人们对“湿地”这个概念的认识程度和水平。人们首先认为湿地应该具有3个最显著的特征：具有不同于水体和陆地的水文特征、发育了湿地土壤和湿地植物，即湿地必须“湿地三要素”齐全。

　　人们把“湿地三要素”齐全的湿地类型称为“正常情况下”的湿地外延[1~4,9,18~22]。其次，还有一些区域虽然没有发育湿地土壤或(和)湿地植被，但其水文情势与同区域内“正常情况下”“湿地三要素”齐全的湿地类型的水文情势一致。如果水文情势保持不变，阻止湿地土壤和湿地植物发育的障碍因子消除，这些区域会向湿地系统演替，它们应属湿地。人们把没有发育湿地土壤或(和)湿地植物但具有湿地水文特征的“湿地三要素”不全的湿地类型称为“非正常情况下”湿地的特殊外延。湿地外延就是由“正常情况下”“湿地三要素”齐全的湿地外延部分与“非正常情况下”“湿地三要素”不全但具有湿地水文特征的特殊外延部分组成。湿地的特殊外延归纳起来主要可分为以下4种情况：①具有陆地土壤或(和)陆地植被残遗特征的湿地。残遗特征可以分为湿地土壤和湿地植被的残遗以及陆地土壤和陆地植物的残遗，前者是指因排水、填埋以及河流改道等使水文情势发生变化，不再支持湿地系统，而湿地土壤和湿地植被仍可持续存在相当长的一段时间。这种湿地土壤和湿地植被残遗的区域因不再具有湿地水文特征会向陆地方向演替，应属于陆地系统。后者是指因蓄水、灌溉等方式使维持湿地系统的水文情势已存在，但陆地土壤和陆地植被仍将持续存在相当长一段时间。这种陆地土壤和陆地植被残遗的区域因已具有了湿地水文特征会向湿地方向演替，应属于湿地系统。②障碍因子阻止湿地土壤或(和)湿地植被发育的湿地。某些区域尽管“淹水或水饱和历时足够长”，但是因为水位频繁的和剧烈的波动、波浪的侵蚀、水流的冲蚀、混浊或高含盐量以及特殊成土母质等因素阻止了湿地土壤或(和)湿地植被的形成，但它们也不属于水体系统或陆地系统。障碍因子消除后，因满足湿地水文条件，会向湿地方向演替，应属湿地。③人工湿地和新生湿地。湿地土壤和湿地植被的形成要求湿地水文情势长期(数十年至数百年)地保持不变，而绝大多数人工湿地和新生自然湿地因为湿地水文情势形成历史不长，还没有足够长的时间发育湿地土壤和湿地植被。在没有障碍因子阻止湿地土壤和湿地植被发育的情况下，可以预测其土壤和植被将会向湿地土壤和植被方向演替，应属于湿地。④湿地土壤或(和)湿地植被因人类活动或者极端自然现象干扰而去除的湿地。有些湿地因人类活动或极端自然事件去除了湿地土壤或(和)湿地植被，但仍然具有湿地水文特征。

　　在消除人类活动影响或极端自然事件过后，湿地土壤或湿地植被会得到恢复，它们应属湿地系统。只有明确了湿地外延才能明确湿地定义的对象，才能对其本质属性进行界定。本研究对湿地外延的确定虽然基于主观认识，但是有充分理论基础。首先，根据湿地的水陆过渡性特征确定了“正常情况下”“湿地三要素”齐全的湿地外延部分;然后，根据水文特征一致性原则确定了“非正常情况下”湿地特殊外延部分。因为湿地水文特征是湿地形成的发生学因素[1~4]，湿地特殊外延的确定实质上基于发生学原则。上述湿地外延是本研究湿地定义的基础，是否认可本研究对湿地外延的界定是评价本研究湿地定义科学性的前提。对一个概念所包含的所有外延的描述，逻辑学中也称为外延定义。如果将上述湿地外延的归纳作为湿地的外延定义，它只列举了湿地的类型组成，为湿地科学确定了研究对象，没有指出共同的本质特征，对于湿地鉴别、边界界定、分类、湿地制图和湿地有效管理等方面都不具有指导作用，也不能满足湿地科学理论体系构建的需要。因此，有必要明确湿地的内涵定义。3 湿地所在的“属”以往人们一般将地表自然地理系统划分为陆地系统和水体系统。湿地经常是水体和陆地之间的过渡带，具有某些与水体系统相同的特征，如底质因经常性滞水而处于厌氧环境，具有藻类、脊椎动物和无脊椎动物等，因此，有人将其划入到水体系统中。同时，湿地也具有陆地系统的某些特征，如湿地经常都发育了土壤，生长维管束植物，因此又有人将其划入陆地系统中。但是，正是因为湿地具有与水体相似的特征而不同于陆地系统，具有与陆地相似的特征而又不同于水体系统，湿地在结构和功能上既不同于水体系统又不同于陆地系统。

　　因此，应将湿地从陆地系统或水体系统中划分出来，作为单独的一类地表自然地理系统。这样，地表自然地理系统就可划分为陆地、湿地和水体三大系统。人们之所以要定义湿地，就是为了把湿地系统与陆地系统和水体系统区分开来，这说明与湿地并列的“种”只有陆地系统和水体系统，这3个“种”构成了一个“属”。湿地、陆地和水体这3个“种”构成了地表自然地理系统的全部，因此，这3个“种”所构成的“属”即为地表自然地理系统。4 湿地“种差”分析根据逻辑学对“种差”的'界定，湿地的“种差”是湿地区别于水体系统和陆地系统的本质属性，是湿地外延中所有个体都具有的特征，即所有个体的“共性”，而且是所有陆地个体和水体个体都不具有的特征，即仅为所有湿地个体所具有的“特性”。按照系统论的观点[23]，任何事物之间的区别必然是结构和功能的差别。因此，湿地“种差”必然只能从湿地系统与水体系统和陆地系统的结构和功能上的差异来分析。4.1 湿地系统结构与功能特征分析4.1.1 湿地系统结构特征分析根据地理系统学说的观点，自然地理系统的结构可以分为横向结构(水平结构)和纵向结构(垂直结构)。自然地理系统横向结构是指区域内部分异格局，因而湿地系统横向结构就是指湿地内部的分异格局，主要是指湿地内部土壤和植物分异格局。虽然湿地具有环带状或条带状格局模式，但只有在“正常情况下”，才表现出环带状或条带状分异格局，而“非正常情况下”的特殊外延并不具有环带状或条带状的分异格局。因此，“环带状或条带状分异格局”不是所有湿地类型的“共性”，从而不是湿地的本质属性。

　　自然地理系统纵向结构可以划分为六大自然地理要素，湿地系统与陆地系统和水体系统之间的纵向结构特征的差异只能表现为六大自然地理要素特征的差异。气候特征主要表现在气温和降水量上。从地域分异的大中尺度来看，任何气候条件下，都会出现“陆地-湿地-水体”分异序列。湿地的形成绝不是因为其气温或降水量特征与邻近水体和陆地的气温或降水量特征的差异所致。在“陆地-湿地-水体”地形剖面上，气候特征是一致的。因此，大中尺度的气候特征不是湿地的“特性”。从地域分异的小尺度来看，湿地能形成湿地小气候[32~35]，但不是因为有了湿地小气候才形成湿地，而是相反[25,26,36,37]。当湿地位于过渡带位置时，湿地小气候往往是因为水体面积大而形成的[25,26]，因而不能用湿地小气候特征区分湿地和水体。即使是孤立湿地形成的小气候，湿地小气候的边界远超出湿地本身的范围[38,39]，也不能用湿地小气候的特征(温湿)来区分湿地与陆地。因此，湿地小气候特征也不是湿地的“特性”。地质构造使地表形成不同等级的正、负地貌分异。大、中尺度的正、负地貌与湿地形成无关，例如四川盆地、江汉平原等区域尺度的相对负地形区并不是全部是湿地，黄土高原、内蒙古高原等区域尺度的相对正地形区并不是没有湿地分布。中尺度分异主要包括高原、山地、平原等地貌类型内部地貌差异引起的地域分异、山地垂直带性分异。中尺度地域分异的结果并不能形成陆地、湿地和水体类型的差异。虽然湿地往往形成于小尺度的负地形区及其坡面上，如封闭洼地、牛轭湖和不透水的浅洼地等低洼地形部位，但这样的一些地貌部位可以因地表淹水或土壤上层水饱和历时不够长而形成陆地，也可以因淹水过深而形成水体系统。因此，地质地貌特征不是湿地的“特性”。湿地土壤与陆地土壤具有明显不同的诊断层和诊断特征，湿地植被与陆地植被具有明显不同的植物种构成[28~30,40]。在正常情况下，湿地土壤和湿地植被是区分湿地与陆地最有效的指标，但非正常情况下的湿地特殊外延因为没有发育湿地土壤或(和)湿地植被而使得湿地土壤和湿地植被不是所有湿地个体的“共性”，而且有些陆地或水体因有湿地土壤或(和)湿地植被的残遗而使得湿地土壤和湿地植被特征也不是湿地的“特性”，因而湿地土壤和湿地植被也不是湿地的本质属性。湿地水文是湿地建立和维持的唯一重要的决定性因素，所有湿地都是因为地表淹水或土壤上层水饱和历时足够长而形成的，即所有湿地个体都具有湿地水文特征，因而湿地水文特征是所有湿地个体的“共性”。根据本研究对湿地外延确定的理论和方法，只要具有了湿地水文特征就属湿地，所有水体和陆地一定不具有湿地水文特征，因而湿地水文特征也是湿地的“特性”。因此，湿地水文特征是湿地的本质属性。由于湿地水文特征是湿地的本质特征，而湿地的水文特征既不是地带性分异的产物，也不是干湿度分异的产物，湿地水文特征可以出现在所有的自然地带中，具有广布性特征。因此，湿地系统是一种隐域性自然地理系统。4.1.2 湿地系统功能特征分析如果湿地的某种功能是湿地的本质属性，即既是“共性”也是“特性”，也可以用来定义湿地，称为湿地的功能定义。湿地功能大致可以分为三大类：①水文功能：主要表现为蓄积地表水、降低下游洪峰、补充地下水等方面。水体和部分地势低洼的陆地也具有这些功能，因此，湿地水文功能不是湿地的“特性”。②生物地球化学功能：主要表现为化学元素的滞留、转化与循环，积累有机物和无机物等方面。湿地主要的生物地球化学功能主要依赖湿地土壤形成过程和植物生长过程，而没有发育湿地土壤和湿地植被的特殊外延，不具备这些生物地球化学功能，因此湿地生物地球化学功能不是所有湿地个体的“共性”。另外，陆地系统和水体系统也具有与湿地系统相同的生物地球化学功能，因而生物地球化学功能不是湿地的“特性”。③生境和食物网维持功能：包括维持湿地植物群落、维持湿地生态系统能量流、维持湿地生物多样性、为湿地珍稀物种提供生境等方面。没有发育湿地土壤和湿地植被的特殊外延不具有维持湿地植物群落的功能，有些特殊外延不能为湿地鸟类提供生境，也不能支持湿地生物多样性和维持湿地生态系统的能量流，因此，生境和食物网维持功能不是所有湿地类型的“共性”。人们并没有将所有湿地类型或湿地个体都加以保护，原因就在于此。另外，为湿地鸟类提供生境的功能是湿地与邻近的水体和陆地协同完成的，湿地是发挥湿地鸟类生境功能的重要组成部分或主体部分。将生境功能作为湿地的本质属性，会将湿地与湿地生境的概念混同。有学者认为，目前湿地定义只提到了少数湿地特征，主要是土壤水饱和及其物理、化学和生物特征，湿地还有一些生态上的和水文上的功能，它们也应在湿地定义中表现出来。上述分析表明，虽然湿地具有三大类功能，但并不是指所有湿地类型都具有这三大功能。即使湿地的某些功能(如生境功能)非常重要，但不是湿地的“共性”或(和)“特性”，不是湿地的本质特征，不可以用于定义湿地。如果某种功能不是湿地的“共性”，不能用于定义湿地。如果某种功能是湿地的“共性”但非“特性”，如湿地蓄积地表水的功能，当蓄洪量在某一阈值范围内时是水体蓄洪，当蓄洪量超过另一阈值后就进入到毗邻湿地的、地势相对较低的陆地蓄洪，可以用蓄洪量的大小区分湿地与陆地和水体。但是，要确定这两个蓄洪量阈值，首先要确定湿地的结构边界，只有确定了湿地边界，才能确定功能阈值(功能边界)。确定了湿地的结构边界，就已经清楚了湿地定义问题，不必画蛇添足地再用功能量阈值来定义湿地，而且有多少块湿地个体，就可能有多少个湿地功能阈值。功能阈值的多样性使得湿地功能不可能用于湿地定义，也对湿地界定、分类与有效管理不具有指导作用。4.2 湿地水文特征指标分析4.2.1 淹埋深及其对应的历时湿地结构特征分析表明，湿地的本质属性表现在湿地的水文特征上。表征水文特征的指标很多，可用于区分湿地水文特征与陆地和水体水文特征的指标就是湿地水文的特征指标，它们是定义湿地的依据。为了能在“陆地-湿地-水体”地形剖面上区分湿地与陆地和水体，水文特征指标的量值必须沿地形剖面有规律地变化，这是湿地水文特征指标选择的原则。因为只有当水文指标的量值沿地形剖面有规律变化时，才能使得水文特征指标的量值与坡面上的点有明确的对应关系，确定了湿地水文特征指标阈值就可在地形剖面上确定湿地边界点。

　　如图1所示，在某一时间点，沿“陆地-湿地-水体”地形剖面，水位是一致的，因而单独的水位不是区分湿地与陆地和水体的水文特征指标，但是，同一水位面相对于地形剖面上不同点的高程差是不同的。将水面高程与地面高程之差称为淹埋深(S)，即淹埋深=水面高程-地面高程。图1 某一时间点陆地-湿地地形剖面的地下水和淹水埋深示意图Fig.1 Sketch map of groung water and flooding depths of atopographic profile from land to wetland in a certain time当水面高于地面即地表淹水时，淹埋深是正值，实际上就是淹水深度;当水面位于地面以下时，淹埋深取负值，实际上也就是指地下水埋深。

　　S 沿地形剖面有规律的变化，从陆地向水体方向逐渐增大，在地形剖面上所谓的水分(水文)梯度就是指淹埋深梯度。虽然在某一时间点S与地形剖面上的点有一一对应的关系，确定了一个S值就可以在地形剖面上确定与之对应的点，但是，水位随时间而变化，使得地形剖面上任一点的S值也随时间而变化。湿地土壤和湿地植被的形成是湿地水文情势长期作用的结果，某一时间点的S值不是区分湿地与陆地和水体的指标。如图2所示，一年中因为水位随时间的变化构成一条水位过程线。地形剖面上不同的点在水位过程线上对应不同的历时(D)(历时是指一年中等于和大于某一水位出现的天数之和，地形剖面上的点在水位过程线上对应的最大连续历时是水位等于和大于地面高程的天数之和，即地表淹水历时)，从陆地向水体方向，淹水历时逐渐增大，如P点的淹水历时小于N点的淹水历时。

　　在水位过程线上确定了一个D值，就可在坡面上找到一个对应点。总存在一个历时D0，使得当历时≥D0时，形成湿地系统，而

　　结论

　　逻辑学关于定义的基本理论和方法是指导湿地定义研究的理论基础。湿地定义研究必须首先确定湿地的外延，其次是“属”与“种差”的分析，第三是对其科学性进行检验。湿地外延是由“正情况下”“湿地三要素”齐全的湿地外延部分与“非正常情况下”“湿地三要素”不全但具有湿地水文特征的特殊外延部分组成。湿地所在的“属”是地表自然地理系统，这个属由3个“种”构成，即陆地、湿地和水体。湿地“种差”分析也就是“要素-指标-阈值”问题分析。湿地“种差”分析表明，湿地水文特征是湿地的本质属性，淹埋深(S)、历时(D)和保证率(F)是表征湿地水文的特征指标，当(S，D，F)满足一定的阈值时，就具备了发育湿地土壤和湿地植被的水文条件。限于目前的研究水平，(S，D，F)阈值研究还没有找到科学的理论和方法。根据湿地“属”与“种差”分析结果，湿地可以定义为：湿地是由于在大多数年份“淹埋深-历时”在一定的阈值范围内而具备了湿地土壤和湿地植被发育的水文条件而形成的生态系统。7.2 展望为了精确地定义湿地，并使湿地定义真正地能为湿地的鉴别、界定、湿地制图和湿地的有效管理等方面提供指导，必须着力解决下列问题：①构建(S，D，F)阈值研究的理论和方法，为(S，D，F)阈值确定奠定理论基础，并为(S，D，F)阈值科学性检验确定标准。②基于构建的理论和方法，结合长期水文观测资料，通过对不同区域、不同类型湿地典型样地的(S，D，F)阈值的案例研究，确定不同区域、不同类型湿地(S，D，F)阈值及其空间变化规律。当不同区域、不同类型湿地的(S，D，F)阈值弄清后，就成为湿地可靠的诊断特征和界定标准，并以此作为湿地特殊外延界定的参照标准。③湿地内部环带状或条带状土壤和植被的分异格局也是由于(S，D，F)问题引起的，通过对不同类型的湿地土壤和湿地植物群落的(S，D，F)阈值研究，为湿地保护和恢复提供理论指导。

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