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中图分类号：X144
1 湿地定义的困难及原因
目前尚无统一的、被普遍认同的湿地定义，已统计到的湿地定义超过50种[1～4]。一般认为可将湿地定义分为两类[1,3～11]，即科学定义和管理定义，或称狭义定义和广义定义。通过对湿地定义发展历史[3,6,9] 的研究可以发现：早期各种湿地定义之间的分歧主要表现在对湿地特征的不同侧重点上，当湿地特征的一致性已得到公认后，现代各种湿地定义之间的分歧主要表现在湿地边界标准上，因而湿地定义的问题总是表现在湿地边界标准的问题[3,4]。
从主观上看，湿地定义的困难主要有以下三个方面的原因：首先，对湿地的认识和研究目的不同。湿地研究是当前国际许多学科、学者关注的前沿研究领域，从不同学科角度，对湿地科学的研究对象和任务存在不同的理解，因而对湿地的概念、认识也不一致[1,12,13]。正如Mitsch W.J.等人对湿地概念的评述：由于认识上的差异和目的的不同，使得不同的人对湿地定义强调不同的内容，如湿地科学家考虑的是伸缩性大、全面而严密的定义，以便于进行湿地分类、野外调查和研究；湿地经营者则关心管理条件的制定，以阻止或控制湿地的人为改变，因此需要准确而有法律效力的定义[3,5,9]。其次， 湿地科学是在多种相关学科的基础上逐渐形成和发展起来的，研究历史短，科学体系尚待完善。特别是对某些湿地特征及其耦合关系的研究水平还不够深入，例如，随着环境梯度的变化，物种与环境条件的耦合关系的研究还很少报道[4]。第三，一些重要的湿地特征指标缺少长期的定点观测与研究。
从客观上看，湿地边界确定的困难也表现在三个方面：首先，湿地是从水体到陆地的自然过渡地带[3,4,9]，虽然湿地系统独特的水文、土壤和植被特征已被公认，但处于水陆交界处的湿地系统的各种特征都是渐变的[3,4,14]，陆地、湿地和水体是同一个连续统一体的不同组成部分，在连续统一体内划分区域边界本身就是非常困难的[4,14,15]。其次，用某些湿地特征确定的湿地边界具有季节变化和年际波动性，用不同时间段的观测资料确定的湿地边界往往差异很大。第三，由于湿地类型的多样性、分布的广泛性、面积的差异性、淹水条件的易变性等，这都使得统一的湿地边界的划分非常困难[8,9,16]。
2 湿地边界研究现状
2.1 湿地边界标准概述
湿地定义及边界确定对于科学研究和湿地的有效管理都是非常重要的。没有统一的湿地边界标准已经导致了湿地管理、分类与有效利用等方面出现了混淆和矛盾[3—5]。因此，即使湿地边界确定非常困难，我们又不得不设定一个湿地边界标准。《湿地公约》首先定量地“规定了”湿地的下界，这才引起了对湿地边界的定量研究。表1给出了目前美国具有代表性的湿地边界指标和标准以及湿地公约和中国的湿地边界指标及标准。
表1 各种湿地边界指标及其标准
Tab.1 Criteria for wetland boundary delineation
上界标准 下界标准
1987Corps Manual[17]1)≥12.5%的生长季长地表淹水；年平均水深6.6ft(2m).
2)＞50%物种为OBL、FACW或FAC。
1995NRC committee[4]1)≥14天地下水位深≤30cm；
同87Corps Manual
2)＞50%植物种为水生物种，或物种优势度指数
＜3.0。
1997Washington Manual[18]
1)≥12.5%生长季地下水位≤0～1.0ft（依土壤性质而 同87Corps Manual
定）；
2)＞50%的植物为OBL,FACW,和FAC.
Ramsar criteria[19] —— 低潮时水深小于6米的海域，
全部陆地水域
Chinese criteria[20-21] 淹水4个月或1/2生长季 淹水深度2m以内
OBL:Obligate wetland plant; FACW:Facultative wetland plant; FAC:Facultative plant.
一般认为《湿地公约》的湿地定义是广为接受的湿地定义[11,14,19]，《湿地公约》缔约国都必须遵循该定义所规定的湿地边界标准。这样，世界上大多数国家都接受《湿地公约》的湿地边界标准。但是，这个定义并不完整，它除了对湿地下界标准进行了主观的规定以外，还没有给出湿地上界确定的标准。
由于美国净水法案提出了在美国全国实行“湿地面积和功能无净损失”政策，1987年，美国军人工程师协会提出了第一个指导用户确定湿地边界的指南[17]。1997年，又出版了《华盛顿湿地边界界定指南》。这两个文件所提出的湿地边界标准是目前美国最常用和最有权威性的湿地边界界定标准，其主要指标都是选择生长季地表淹水时间长度、淹水深度以及湿地植物所占的比例。
中国目前尚未见到专门研究湿地边界的文献，曾有学者提出了关于湿地边界的见解。佟凤勤和刘兴土等[21] 认为水深2m以内，积水期4个月以上的陆地可为湿地。王宪礼和肖笃宁[20] 认为湿地下界为沉水植物或挺水植物下限，季节性积水土地积水期占生长季的1／2以上即可视为湿地。但是，中国目前还没有利用湿地边界指标及标准确定湿地边界的案例研究。
欧洲湿地研究最早见于对泥炭和泥炭地的研究，前苏联是沼泽湿地研究起步较早的国家，无论在沼泽资源考察还是沼泽学理论方面都处于世界领先地位。北欧四国以及荷兰、爱尔兰、英国、法国、德国等都有丰富的泥炭沼泽湿地，因而这些国家对沼泽的研究都有较高的水平[16]。他们对湿地边界的研究主要表现在对沼泽湿地的边界指标及标准上，沼泽湿地边界指标主要有两个：有机质含量及泥炭层的厚度。大多数国家将有机质含量的最低标准规定为30％，但泥炭层的厚度标准各不相同。前苏联的标准是，在未疏干的状态下≥30cm，处于疏干的状态中，其厚度应≥20cm；德国的韦伯提出的标准是，泥炭层在排水后不能小于20cm。英国的标准是6英寸，澳大利亚定为50cm，瑞典定为40cm。奥地利定为50cm以上，丹麦规定为33cm（均为自然状态）[22,23]。
湿地概念出现以后，沼泽湿地只是湿地的一个重要组成部分，沼泽研究内容不能涵盖所有湿地。但欧洲各国由于农业开发历史悠久，大多数湿地已被高强度开发，几乎找不到未受人类干扰的湿地区域[3,9]，因而几乎查不到这些国家关于自然湿地边界指标及标准的研究，湿地的定义也都是定性的，在管理上大都接受湿地公约的标准。如英国湿地定义：一个地面受水浸润的地区，具有自由水面。通常是四季存水，但也可以在有限的时间段内没有积水[20]。
2.2 湿地边界标准评述
2.2.1 湿地下界标准评述
大多数学者认为有根植物（rooted plants）分布下界即为湿地系统的下界。由于有根植物的分布下界一般不会超过2m，因此，一般以多年平均水深2m作为湿地的下界（除《湿地公约》的湿地定义外）。实际上，有些有根植物的分布下限本来就在水深2m以下或者不会达到2m的深度。利用有根植物的下限作为湿地下界标准就足以说明问题，而且确定有根植物下限并不比确定水深2m的等高线复杂，没有必要对下界水深进行统一的规定。
2.2.2 湿地上界标准评述
湿地边界的争议主要表现在湿地上界标准上。在确定湿地边界时，植物指标是最易观测的，但有些植物具有较宽的生态幅，在湿地和陆地上都可以生长（如．Acerrubrum及Deyeuxia angustifolia）；还有一些植物很难确定是湿地植物还是陆地植物[14,18,24]。由于这些在分类上有争议的植物种的存在，湿地边界的“50％规律”标准[4,17,18,25] 和“物种优势度指数小于3.0”标准[4,18]，一方面对有争议的植物种在分类上进行了主观的“规定”，另一方面，湿地植物对环境条件的变化敏感，按植被标准确定的湿地边界并不总是稳定的，年际或长周期（数十年）水文波动会导致植被边界的移动[3,4]。因此，利用湿地植物指标确定的湿地边界往往具有主观性和不可重复性。
确定湿地边界的水文指标往往选择淹水／地下水位深度、淹水／水饱和时间，土壤指标往往选择土壤水饱和时段长度和水饱和深度，因而是与水文指标一致的。利用水文指标确定湿地边界，首先必须明确淹水／水饱和深度多深、淹水／水饱和时段多长才能形成湿地？但直到现在，我们并没有弄清楚这些问题[3,4,13]。在这些机理问题没有弄清楚的情况下，所有水文边界标准都只能是主观的规定，而主观的规定必然会引起关于湿地边界标准的争议。即使在水文边界标准上不存在争议，利用水文标准确定湿地边界也几乎是不可行的，因为水文指标具有季节变化和年际波动，必须对它们进行长期的观测，而在大多数情况下，我们又没有长期观测资料[9,12,20]。
欧洲各国利用有机质含量和泥炭层厚度两个指标来确定沼泽湿地边界，其标准往往都是基于不同的利用目的的[22,23]。由于都是专家的主观规定，因而会出现多种标准。
综上所述，在湿地形成过程中的一些机理问题还没有弄清楚的情况下，试图用定量的水文指标、土壤指标和植被指标来确定湿地边界，或者是用有机质含量及泥炭层的厚度来确定沼泽湿地的边界，都只能是对湿地边界标准的主观规定。这种主观规定是导致没有统一湿地定义的根本原因，也阻碍了湿地科学的发展。既然湿地边界是客观存在的，就必然有确定湿地边界的方法与客观标准，只是这个方法和标准我们现在还没有找到。
3 湿地边界确定中的理论问题
3.1 湿地边界指标应满足的条件
系统论[26—28] 认为：系统边界是保证系统存在的必要条件，是系统结构的重要组成部分。没有系统边界，就不能构成系统。任何系统的研究，首先必须确定其边界。在系统机理没有弄清楚的情况下，如果系统输出的结果是可测的，则可用“黑箱”方法来研究系统的结构与功能。对湿地系统边界确定而言，由于湿地形成过程中的一些机理问题现在还没有弄清楚，可尝试用黑箱方法来确定湿地边界。如果能找到反映各种自然地理要素长期综合作用结果的指标，并且能精确的测量它，则可把它作为确定湿地边界的指标。
地理系统学说[29] 认为，在选择自然地理过程分布范围的指标时，应该考虑长时间尺度的变化因素与短时间尺度的变化因素的区分及其在地理系统“不变性”中所起的作用。具有“相对不变性”的地理指标在地理系统边界确定过程中具有非常重要的意义，具有“瞬时性”的指标往往导致边界确定的不可重复性。因此，在确定湿地边界时，应选择具有相对不变性的指标。因此，利用黑箱方法确定湿地上界所选用的指标必须满足两个条件：一是这种指标必须能反映各种自然地理要素长期综合作用的结果；二是必须具有相对不变性。
3.2 满足边界条件的指标
一致认为，湿地水文、水成土壤和湿地植被是湿地最为明显的三大特征，它们都可作为确定湿地边界的指标[3,6,15]。湿地水文和湿地植被由于具有季节变化和年际间波动的特征，属“瞬时性”指标。实践也证明，在没有长期观测资料的情况下，以湿地水文和湿地植被作为湿地边界指标确定的湿地边界往往具有不可重复性。
土壤是各成土因素综合作用的产物，是“自然的一面镜子”，即它真实地反映了各种自然地理要素长期综合作用的结果[30—34]。土壤形态特征对环境变化反应迟缓，特别是土壤剖面结构即土壤诊断层特征具有相对不变性，并且往往可综合反映数十年的环境条件[3,4]。土壤诊断层是土壤发生层的定量化和指标化[30—34]。这表明土壤诊断层不仅具有相对不变性的特性，而且其定量化和指标化特征决定了土壤诊断层的可测性。
土壤诊断层对成土因素的准确反映以及土壤诊断层的相对不变性说明土壤诊断层满足湿地边界的指标条件。特别是在湿地边界处，水位面与坡面斜交，沿着地势梯度，在很短水平距离内就会出现土壤诊断层的尖灭现象（如图1所示）。以往对环形湿地（碟形洼地）土壤类型空间分异序列的研究[35—37] 也表明，在湿地边缘的坡面上，很小的水平距离内就会出现陆地土壤（淋溶土）和湿地土壤（有机土或潜育土）的更替，这也说明湿地边缘处的陆地土壤诊断层在很小的水平距离内就会消亡，这种消亡只能是由于水位面与坡面的“斜交”而造成陆地土壤诊断层厚度的尖灭。
图1 湿地边缘陆地土壤诊断层尖灭示意图
Fig.1 Thinning-out sketch of diagnostic subsurface horizon of upland soil at wetland upper boundary
总之，可作为湿地边界指标的三大指标（湿地水文、湿地土壤和湿地植被）中，由于湿地形成过程中的一些机理问题至今还没有弄清楚，利用湿地水文和湿地植被作为边界指标，一方面对边界标准进行了主观的规定，这必然会引起关于边界标准的争议；另一方面，即使边界标准不存在争议，由于水文特征和植被特征的季节变化和年际波动，利用水文指标和植被指标确定的湿地边界往往具有不可重复性。在湿地水文和湿地植被作为湿地边界指标存在上述问题的情况下，湿地土壤特征必然会引起人们的重视。陆地土壤诊断层在湿地边界处的尖灭现象说明这个尖灭点是一个临界点。在该尖灭点以外就不再具备形成陆地土壤的条件，就应属湿地的范畴。因此，陆地土壤诊断层的尖灭点可作为湿地上界。
3.3 多指标综合问题
现在一般趋向于三个指标（水文、植被和土壤）相结合的综合指标法来确定湿地边界，但是，综合指标法只是在边界确定的方法上有了改进，并没有解决边界标准的主观性问题。另外，利用综合指标法确定湿地边界时，并不是把三个指标融合成一个综合性的指标，这样，就会得到三条边界。如何把这三条边界综合成一条边界，不同的学者往往着重于不同的要素，这必然又会引起指标权重分配的争议。即使在边界综合方法上不存在着争议，由于三个指标的边界标准都是主观规定的，最后所得出的湿地边界标准必然也是主观的。
虽然土壤只是自然地理要素之一，但土壤是各种成土因素综合作用的结果，具有综合特征。在确定湿地边界的各种指标中，目前我们只知道陆地土壤诊断层的尖灭点是客观存在的，以此作为湿地边界标准是目前唯一知道的客观标准。
4 湿地上界的确定方法与定量化
4.1 湿地上界确定方法
任何自然地带内都有湿地分布，因而都有从地带性土壤向湿地土壤过渡的成土过程。利用湿地本身特征确定湿地边界是非常困难的，特别是有些湿地并没有发育湿地土壤[3]，由于湿地与陆地系统相邻，湿地的上界也就是陆地的下界。如果确定了陆地系统的下界，也就确定了湿地系统的上界。
在野外确定湿地边界时，选择典型剖面线，沿剖面线利用线路追踪法就可确定湿地上、下边界处的土壤诊断层尖灭点。
4.2 湿地边界的定量化
从图1中虽然可以看出湿地边界对水位面的相对高差，但区域水位面是变化的，在确定湿地边界点的位置时不能用当时水位面距地表的深度或高度来表示，但土壤尖灭点的位置是相对稳定的，这样可以用海拔高度来描述土壤尖灭点的位置。如果用GPS或高度计来确定土壤尖灭点海拔高度，误差之大远远超出湿地边界确定的精度要求范围。利用海拔高程控制点，通过三角测量确定土壤尖灭点的海拔高度，在野外考查中也基本上是不可行的。在这里我们提出一种简单可行而且非常精确地确定尖灭点海拔高程的方法：如果在研究区内有海拔高程控制点，则可以以研究区当时水位面为参照，通过比较高程控制点和地带性土壤诊断层尖灭点距水位面的高差即可得出地带性土壤诊断层尖灭点的海拔。
5 结论
由于湿地形成过程中的一些机理问题还没有弄清楚，试图利用湿地水文和湿地植被的定量指标来确定湿地边界，必须都具有一定的主观性，从而导致关于湿地边界标准的争论。陆地土壤诊断层是各种成土因素综合作用的结果，具有相对不变性。陆地土壤诊断层在湿地边界处的尖灭现象为湿地边界确定提供了目前唯一可知的湿地边界的客观标准，因此，以陆地土壤诊断层的尖灭点作为湿地上界的指标及标准是科学而客观的。
收稿日期：2006—01；修订日期：2006—05
基金项目：中国科学院知识创新工程项目资助（编号：KZCX3-SW-NA-01）。