全 文 ：第26卷第7期
2006年7月
生 态 学 报
AC rA ECOLOGICA SINICA
V01．26，No．7
Ju1．，2006
哈尼梯田湿地生态系统的垂直特征
姚 敏，崔保山
(北京师范大学环境学院，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100875)
摘要：云南南部亚热带山区的哈尼梯 田湿地分布于海拔 144—2000m、坡度在 15—75。的山坡上，具有独特的垂直特征，高程变化
是其垂直特征的主要驱动力。从景观、类型、植被、水文和土壤几个方面论述了哈尼梯 田的垂直特性。哈尼梯田湿地景观呈现
“森林．村庄．梯田．河流”垂直特性。由低海拔到高海拔将哈尼梯 田湿地划分为 5个类型，不同类型上湿地植物——水稻的品种、
栽培、耕作方式等均呈现垂直方向上的变化特征。哈尼梯田涵养水源的能力为 5050m ／hm2，水质随海拔降低呈现“好．差．好”的
垂直特征，这个变化过程反映了梯田湿地对污染物的强有效的降解作用，进入梯田的污染物的浓度随海拔降低呈指数级下降。
通过多元统计法分析，得出土壤综合质量指数排序为 ：神林或林地 >梯地 >梯田>水源地 ，除水源地外 ，土壤有机质、全氮和全
磷的含量以及综合质量基本呈现与海拔成正相关关系；全福庄土壤综合质量好于勐品土壤总和质量；哈尼梯田湿地的垂直特性
是其区别于其它类型湿地的显著特征，分析和比较哈尼梯田湿地与平原稻田湿地和天然湿地在结构、功能和价值上的异同性 ，
进一步突出了哈尼梯田的垂直特性。
关键词：哈尼梯田湿地；湿地类型；湿地水；湿地土壤；垂直特征
文章编号：100．0933(2006)07．2115．10 中图分类号：S158．2 文献标识码：A
The vertical characteristics of ecosystem of Hani’S terrace paddyfield in Yunnan，
China
YAO Min，CUI Bao-Shan (School ofEnvironment，Beling Normal University，Beijing 100875，China；State Key Joint Laboratory ofEnvironmental
Simulation andPolution Control，雎 100875，Ch／na)．ActaEcologica Sinica，2006，26(7)：2115—2124．
Abstract：In accordance with the classifcation of wetlands by Lamsar Convention，Hani’S terrace paddyfield of Yunnan Province
in China，is one type of the constructed wetlands．Hani’S terace paddyfield distributs from 144 m to 2000 m above sea．1evel
(ASL)in the southern slopes of Ailao Mountains．The degree of the slopes ranged from 1 5。to 75。．In this case study，we
investigated the ecosystem of terrace paddyfield of Mengpin and Quanfuzhuang administrative vilages，located in the center of the
cultural heritage conservation district of Hani’S terace paddyfield．Th e ecosystem of Hani’S terace paddyfield is composed of
“forest．vilage·terrace paddyfield．fiver” with decrease of altitude． Soil and water samples were taken in forests。vilages and
terace paddyfield to study the vertical characteristics of Hani’S terace paddyfield．P04·P and NH3-N in water were measured．
Seven nutrient factors of soil were determined，including organic matter，C／N，pH，total N，total P，available P，and available
K．We also evaluated the soil quality using the soil nutrient factors．
Vertical changes of landscape， wetland type s， wetland plants， hydrographic characteristic and soil nutrients were
characterized．The results showed that：(1)Hani’S terrace paddyfield could been divided into five types of wetlands：Noah
tropical valley terace paddyfiled，South subtropical mountain terace paddyfield，Middle subtropical mountain terrace paddyfield，
North subtropical mountain terace paddyfield，and South Temperate zone mountain terrace paddyfiled．In diferent types of terrace
基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项 目(203CB415104)
收稿日期：2005．08．18；修订日期：2006．05．15
作者简介：姚敏(1980一)，女，江苏人，硕士，主要从事湿地生态与环境研究．E-mail：yaomin1980@126．com
*通讯作者 Coresponding author．E．mail：euibs@163．com
Foundation item：The project wss supported by National Key Basic Research Development Program of China(No．203C~15104 )
Received date：2005—08—18；Accepted date：2006—05-15
Biography：YAO Min，Master，mainly engaged in wetlands ecology and environment．E-mail：yaomin1980@126．com
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生 态 学 报 26卷
paddyfield，about 108 species of rice and some diferent cultivated modes were used to adapt to climate and environment．The rice
varieties and cultivate ways were diferent in each type of wetland．(2)Hani’S terrace paddyfield had great water conservation
capacity and had strong ability of puri~ing the contaminations．The impeundage of Hani’S terrace paddyfieldies was about
5050m3／hm2
． rI1le contaminants in the terrace paddyfield soils decreased exponentialy with the decrease of altitude．(3)
Comparison of soil quality in five diferent land USe types indicated decreasing order of soil quality：forest>terrace land>terrace
paddyfield>water source．Except soil of headwaters，unit-factors such as OM，TN and TP，and the comprehensive qualites of
soil all increased with the increase of altitude in individual sampling zone．Soil general quality of Quanfuzhuang sampling zone was
better than Mengpin sampling zone．
Th e characteristics of structures，functions and values were compared among Hani’S terace paddyfield，paddyfield in plain，
and natural wetlands to emphasize the vertical characteristic．It was concluded that Hani’S terrace paddyfield have stronger
functions and higher values than the paddyfiekd in plain，but lower than natural wetlands．
Key words：Hani’S terrace paddyfield；wetland landscape；wetland types；wetland water；wetland soil；vertical characteristics
梯田广泛分布于世界许多地区，如北非、地中海沿岸、法国、中美洲及亚洲的中国、日本、印度、菲律宾、韩
国以及东南亚等地 ，其中著名的有中国的哈尼梯田、龙脊梯田、菲律宾的巴诺水稻田和秘鲁的马丘皮克丘梯
田。然而由于梯田(尤其是梯田湿地)耕作与维护十分艰辛，许多地方的梯田已经被废弃 。目前，对梯田的
研究仅限于一些尚存在梯田的国家。梯田的历史一般比较久远，而且常常形成了其独特的梯田文化，国内外
学者纷纷从梯田的文化和历史角度展开研究 。20世纪后期，随着生态环境保护意识的加强，国内外学者
开始研究梯田的生态效应和梯田的保护与管理 ，并认为水平梯田能减灾、蓄水保土、改良土壤、提高生产力、
和促进农业可持续发展 。还有一些学者认为水平梯田增加了土壤污染的风险 。但这些研究大多是针
对梯地，对梯田湿地的研究较少。
哈尼梯田湿地是人工稻田湿地的杰作 ，是梯田中的典范 ¨。人工稻田作为重要的农业生态系统和温
室气体排放源，针对提高水稻田生产力和水稻田温室气体排放规律的研究取得了一系列重要的进展 卜“J。
对梯田湿地的研究尚处于起步阶段，由于哈尼梯田湿地规模大，成为国内最先被学者研究的梯田湿地。对哈
尼梯田的研究始于20世纪 80年代中期，和国外一样，主要集中在哈尼梯田的起源和历史，梯田稻作礼仪、梯
田生产和管理方式等方面，论述哈尼梯田与哈尼族社会结构、物质生活、自然人生观、社会人际关系等的相关
性H 。近年来，一些学者开始认识到哈尼梯田作为人工湿地的重要价值 ]，另一些学者从自然科学的角
度，开始了对哈尼梯田形成原因、文化生态系统、人文景观等的探索[】 ，但尚处于起步阶段，从湿地生态系
统的角度对其进行结构和功能的报道很少。加 ，对哈尼梯田湿地的结构功能尚没有深入的研究。
哈尼梯田梯度分异明显，气候、土壤、海拔等均呈现明显的垂直变化规律，海拔高程的变化是其主要驱动
力。从垂直特性上研究湿地的结构和功能，是一个崭新的尝试，有助于进一步研究哈尼梯田的生态过程，对促
进对哈尼梯田的遗传价值和文化多样性的保护具有重要意义。
1 研究区概况
本文所选的研究区是元阳县哈尼族梯田湿地，元阳县有约 12667hm2梯田湿地资源，地理坐标为北纬
22~49 ～23。19 ，东经 102。27 ～103。13 。这些梯田湿地分布于海拔 144～2000m、坡度为 l5。至 75。之间的沟壑山
岭间。其中坝达、多依树、勐品、麻栗寨四个梯田片区约 28000hm2的梯田湿地及周边景观被规划为梯田湿地
保护区。元阳县哈尼梯田湿地属红河(元江)水系和藤条江水系。由于南北分别受藤条江和红河干流深切，当
地地貌呈“V”形发育。湿地所在地区气候垂直变化显著，在海拔 2000m以上，平均气温 11．6℃，霜期在 60～
lOOd；海拔400～2000m之间，平均气温 l5℃，霜期60d；海拔在 600～1400m之间，平均气温 l8 oC；海拔 600m以
下，平均气温 27℃，全年无霜。梯 田湿地区降水充沛，年最高降雨量达 3442mm，年平均降雨量在 1500～
2000mm之间，全年雨季占78％，干季占22％，受大气降水、地形地貌以及海拔高度的影响，总的降雨特点是东
南部多西北部少，高山多河谷少。梯田湿地所处的地形和气候条件复杂，其分布与地形、气候和水量有密切的
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7期 姚敏 等：哈尼梯田湿地生态系统的垂直特征
关系。
梯田湿地是指在水资源丰富的山区，由人工开垦修筑而成的梯级水平稻田，一般采用高山来水自流灌溉 ，
是人工湿地中的重要类型，梯田湿地生态系统是一个复合生态系统，包括水源、沟渠、鱼塘、生活污水、蓄肥池、
梯田和河流几部分组成。哈尼梯田湿地生态系统是“森林一村庄一梯田一河流”四位一体结合而成的。由于为高
山峡谷地貌所控制，鱼塘很少，沟渠和河流均呈狭长带状延伸，而梯田湿地广泛分布于中下山，是梯田湿地生
态系统的主要组成部分。在长期的耕作过程中，哈尼人在梯田上构建 了以种水稻为主的复合生态系统
(表 1)。
衰 1 哈尼梯田湿地复合利用模式及功能
Table1 The complex ecosystem ofHani’sterrace paddyfleld
复合利用模式 Complex use mode 主要功能 Major functions
种植水稻 Planting rice
种植浮萍Planting duckweed
种植莲藕 Planting lotus root
梯田养殖田螺 Raising mudsnail
梯田养鱼 Raising fish
梯田养牛 Raising cow
梯田养鸭 Raising duck
提供生活资源，产生经济效益 Supplying living re$ource，creating economic eficiency
增加梯田湿地中的有机质 Increasing the organic mater
提供食物，产生经济效益 Supplying food，creating economic eficiency
提供食物 Supplying food
增加梯田有机质，提供食物，产生经济效益 Increasingthe organicmater，Supplyingfoodand creating
economic eficiency
为梯田土壤增氧，减少人力，产生经济效益Increasing soil oxygen，reducing labour power and creating
economi c eficiency
为梯田土壤增氧，为人类提供食物 Increasing soil oxygen，Supplying food
2 样品的采集与分析
样区选在哈尼梯田湿地保护区中规模大、具代表性的攀枝花乡勐品村梯田和胜村乡全福庄梯田片区。勐
品(E 102~44 ，N 23~04 )梯田片区位于海拔 1080—1560m之间，海拔落差 480m，坡度界于 15。一50。之间，坡向南
偏西 50o。全福庄(E 102o46 ，N 23o07 )梯田片区位于海拔 1551—1961m之间，海拔落差 410m，坡度界于 15—
4oo之间，坡向南偏东 7oo。
根据哈尼梯田湿地生态系统的垂直结构特点，采用自上而下梯度格局法布设样点，这样布点与梯田物质
流方向一致，同时包括了所有用地类型。勐品和全福庄梯田是哈尼梯田湿地中最典型的两块梯田湿地，选择
这两个样区具有代表性。以勐品村和全福庄为基点，向上依次布设神林、林地和水源地样方，向下布设梯田样
方。梯田中采样点的布设以海拔梯度为依据，海拔每下降约30—50m布设一个水平采样带，水平样带上布设
两个水样点和两个土壤样点。使用 GPS定位，确定海拔高差。调查表记录水平样带的环境状况。
勐品和全福庄样区自上而下各布设 7个水平样带，共 14个水样点，每个样点取两个平行样。两个样区各
采集水样28个。按照海拔梯度下降，从上至下分别布设 2个有水源地样点、2个饮用水样点、2个生活污水样
点、和自上而下 8个梯田水样点。考虑到沟渠和梯田中的水所流经的途径不同，其水质也应有一定的差异，所
以在设计梯田采样点时，同时采集沟渠中的水样，各 16个水样。使用 w咧 便携式水质仪测定其中的 PO 一P
和 NH3一N含量。
从上至下主要布设了2个水源地(选取村庄饮用水引水 口)、2个神林(祭祀地的林地)、2个林地、2个梯
地和自上而下8个梯田湿地样方。每个样方内进行 3次随机取样，将混合样作为样方的一个最终样。两个样
区各采集土样 32个。土壤表层样品的采集采用挖掘法，去除地表植被和草根层后，采土壤剖面0—20cm的表
层土。土壤样品风干研磨，过 100目筛。全氮(1N)采用半微量开氏法测定，有机质(OM)的测定采用重铬酸钾
容量法；全磷(rIP)的测定采用熔融一比色法；全钾(，I’l()采用熔融．火焰光度法；速效磷(AP)采用浸提一比色法；速
效钾(AK)采用浸提一火焰光度法；pH值采用酸度计测定(水土比=5：1)。
3 梯田湿地空间位置、湿地类型和湿地作物的垂直特性
景观上，哈尼梯田湿地生态系统呈现“森林一村庄一梯田一河流”四位一体的结构。哈尼梯田湿地随着山势的
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生 态 学 报 26卷
高低起伏，辗转环绕在大山的中下部，始终位于森林和村庄的下部，沟谷河流的上部(图 1)。森林位于山顶，
它涵养的大量水资源是哈尼梯田湿地形成的决定性因素，它为哈尼梯田湿地生态系统的健康提供了充足的水
源保证。哈尼族村庄位于山腰，一般在海拔 1500m处，森林里丰富而洁净的水是他们的饮用水和生活用水水
源。位于森林和村庄下方的梯田湿地，接收了森林释放出的洁净水和村庄中排出的生活污水，水流经梯田后
最终汇人下方河流中。
图 1 梯田湿地垂直结构剖面图
Fig．1 The vertical section plane of terrace paddyfield
哈尼梯田湿地分布在海拔 144～2000m之间，处于多个气候带上，形成了不同海拔、不同气候带下的多种类型
的梯田湿地。参照《云南省农业地理》划分气候带的标准，可以将梯田湿地分为 5个类型(表 2)。
表 2 梯田湿地分类
Table 2 The classification of terrace paddyfieid
湿地类型Wetland types 分布的海拔范围 Elevation range 耕作方式 Cuhivate modes
北 谷梯田湿地 N叭 ropic ey emc。南坡S0
uth sl。pe：<8o0m，北坡 N叭h sl。pe：<700m 双季稻 Double harveat rice
DaddYheld ‘ ‘
南亚热带中山梯田湿地 South subtropieal
mountain telTace paddyfield
中亚热带中山梯田湿地 Middle subtropical
mountain telTace paddyfidd
北亚热带中山梯田湿地 North subtropical
mountain telTace paddyileld
南温带山区梯田湿地 South Temperate zone
mo untain telTaee paddyfield
南坡 So ut
№
h。l。pe：8o0～ 12o0m，北 坡 N叭h sl。pe：7o0～ 双季稻 D
ouble haⅣest rice 1200
m，东坡 East slope：450～1200m 一 一 ⋯ ⋯ ⋯
双季稻 Double harvest rice
单季稻、双季稻 Double harveat
rice，Single harvest rice
单季稻 Single harvest rice
其中，热带河谷梯田湿地和温带山区梯田湿地的比例较少，亚热带中山梯田是哈尼族梯田的主体。
海拔是影响水稻品种选择的主要因素。海拔 1600～1900m的气候温凉的上半山(北亚热带中山梯田湿
地、南温带山区梯田湿地)，使用小花谷、小白谷、月亮谷、旱谷、冷水谷、抛竹谷、冷水糯、皮桃谷、雾露谷、皮桃
香等耐寒稻谷品种；海拔 1200～1650m的气温温和的中半山(中亚热带中山梯田湿地、北亚热带中山梯田湿
地)，使用大老梗谷、细老梗谷、老脚红梗、老梗白谷、大白谷、麻车、蚂蚱谷等温性高棵稻谷品种；海拔 800～
1200m的气候温热的下半山(南亚热带中山梯田湿地)，使用老皮谷、老糙谷、大蚂蚱谷、木勒谷、猛拉糯、七月
谷等耐热品种；在海拔 150～800m的炎热河谷(北热带河谷梯田湿地)，使用麻糯等耐高热稻谷品种。大多数
稻谷品种的适应面积往往不超过几百公顷，有不少品种只在几公顷甚至不到 1 hrIl2的面积内种植。
g葛蠡宙辎瓣
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7期 姚敏 等：哈尼梯田湿地生态系统的垂直特征
梯田湿地上水稻的种植管理方式随海拔呈现垂直分异性。以海拔 1600m为分界线，海拔 1600m以上一般
为单季稻，海拔 1600m以下一般为双季稻(表 2)。在海拔较高的地方 ，气温较低，水稻分棵能力较差 ，水稻栽
培时采用密植的方法，植株的距离大约为0．1 0．15m，往海拔低的地方植株距离逐渐加大，热带地区植株的
距离约为0．15 0．2m。同时，高海拔区的梯田一般通过常年灌水的方式来保持梯田，使其在来年栽种水稻时
不漏水、不垮塌，水深一般保持在 0．25 0．3m，在热带河谷区，则采用夏灌水、冬晒阳的方式以增加土壤中的
养分。
4 湿地水文垂直特性
湿地水文包括水量和水质两大方面。哈尼梯田湿地含水量丰富，海拔较高的梯 田湿地常年蓄水，水深约
0．25 0．3m，梯田中底泥的厚度约为 0．25m，底泥的含水率达 90％以上 ，根据公式(1)可以计算出哈尼梯田湿
地的蓄水量：
= ∑A·H·P (1)
i= 1
式中， 为哈尼梯田蓄水量；A为面积；H为水深；P为含水率；i为不同类型的含水。
为了使结果具有可比性，令 A为单位面积 1hIl2。／t取 2，由于地质构造复杂，为了便于计算，只选取第一
个隔水层以上部分进行计算，即计算梯田中明水体总量和梯田淤泥中的含水量。由此可以计算出梯田的蓄水
量为 5050m3／hm2。热带河谷区的梯田湿地只在水稻生长季节具有这样的蓄水量，休耕期不蓄水。在多雨的雨
季梯田的蓄水功能显得不是十分重要，到了旱季，梯田涵养的水源就是下游生产和生活用水的来源，对下游具
有十分重要的意义。
梯田湿地是人工湿地，湿地水质受人为因素影响很大，但在休耕季节湿地水质只受生活污水的影响。对
休耕期勐品和全福庄两条样带的水质跟踪监测发现，随着海拔的降低 ，梯田湿地中的水质呈现出明显的变化
规律。从图2和图3可以看出，位于村庄上方的森林中的水源水质很好，是哈尼人的饮用水源。当水流经村
庄后被人们利用，并以生活污水的方式排入梯田，在这个过程中水质急剧下降。污水进入梯田后，污染物被稀
释、沉降、吸附、吸收和降解，水体不断净化，水质在到达河谷之前一些指标就回到了较好的状态。在同一块采
样点中，沟渠中的水质略低于梯田中的水质，这是因为沟渠中的坡降大，水流速度快，水力停留时间短 ，相同的
海拔落差条件下水流流经的路线也比较短。沟渠中的水引入梯田之后，水力梯度减小，水流缓慢，有利于污染
物的沉降、吸附和吸收，同时，为了保持梯田中的水位，当地人民在梯田的田坎上部开一个宽约0．35m的出水
槽，保持梯田水深在0．3m左右，这种结构有利于污染物的沉降，并保证了出水为上清液。在全福庄的采样带
中，有两股污水汇入，污染物浓度出现了两个峰值，但是经过一段距离后水质就恢复到了较好的状态(图3)。
哈尼梯田湿地的水质随海拔降低呈现“好一差一好”的垂直特征。
对污染物进入梯田后水中 PO4一P和 NH，一N的跟踪监测结果作 回归分析，结果表明污染物中 PO 一P和
O．8
0．6
兽o．4
0．2
口水渠 Channel
n ．r] ．
I,-I,Fl,=i ■梯田T 4意
：
重。
． ． 一
Ol O2 ● 03一l 03一O2 03—3 03—4
图 2 勐品采样带 P04．P和NH3．N浓度
Fig．2 The concentration of PO4·P and NH3-N in Mengpin sampling line
01：水源地水 Waterfrom headwaters；02：饮用水 Dfinking water；03．1—03．4：梯田中水样 Water from terace paddyneld；*：生活污水汇人 Sanitary
waster
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2l2O 生 态 学 报 26卷
0．8
意o。6
暑o．4
2 o
．2
O
口水渠Channel ●梯田Terracepaddyfield
一
一
一
一
：
1_]． ．厂- 厂1I． ． ．厂1．
3．O
2．5
2．0
墨1．5
1．0
乏 0
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． 一 ． ～ 几 ．一 ．一
图3 全福庄采样带P04-P和 NH3．N浓度
Fig．3 The concentration of PO4-P and NH3-N in Quanfuzhuang sampling line
01：水源地水 Water from headwaters；02-1—02-4：梯田中水样 Water from terace paddyfield；*：生活污水 1汇入 Sanitary waste 1；**：生活污水 2
汇入 Sanitary waster 2
NH3-N的浓度 随着海拔高度 的降低呈指数形式下 降。PO ．P的浓度随海拔下 降的回归方程为 y：
0．633e ‘ “ ，R =0．8465；NH3-N的浓度随海拔下降的回归方程为 Y=2．1411 e‘。舵 ，R ：0．8。可见，梯田湿
地生态系统对生活污水的降解效果很好。
5 湿地土壤垂直特性
5．1 土壤养分单因子状况
哈尼梯田分布于海拔 144～2000m的山上，这个海拔范围内由低到高分布着燥红壤、砖红壤、紫色土、赤红
壤、红壤、黄壤、黄棕壤和棕壤，经过人为改造，梯田湿地长期处于淹水状态下，在这些土壤带上发育了比较成
熟的水稻土 引。水稻土具有土质粘重，易于保水保肥的特性。对两个样带的水源地、神林、一般林地、梯地
、
梯田5种主要土地利用方式下的土壤分别进行综合评判，可以揭示人为活动对梯田土壤质量的影响
，以及土
壤背景值对梯田土壤质量的影响。保存完好、人为干扰少的林地和神林作为可以作为背景土壤。选取炭氮比
(C／N)、有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效磷(AP)、速效钾(AK)和 pH值 7个指标因子评价土壤的性质。
4．0
3．0
萎2．o
毒1
．o
O
—r_]． ．厂]．厂_]
Ol O2 O3 04 05
1．4
1．2
1．0
盖o．8
皇0．6
0．4
0．2
O
图4 勐品有机质、总氮、总磷
Fig．4 Th e result of OM、TN、TP in Mengpin sampling zone
O1：水源地土 Soilfrom headwaters；02：神林 Saerifce woodland；03：林地 Comm。n woodland；04：梯地 Arid land；05：梯田 Teraee paddyfield；下同 the
same below
对勐品样区土壤的有机质、全氮、全磷进行分析。结果显示，水源地各项指标值均较低，这是由于水流不
断冲刷使营养物质流失。有机质、总氮和总磷在林地和神林中的含量均高出其它地类中的含量
，这是 由于林
地被保护得比较好，且林地本身易积聚营养物质。梯地和梯田湿地中的有机质相比于林地均较低。除水源地
土壤外，其它土壤中这 3种营养物质的含量均随着海拔的降低呈现降低的趋势。全福庄分析结果一样
，不作
赘述。
对不同土地利用类型下土壤养分指标进行分析(表 3)，结果显示在养分的五大指标(OM、TN
、 TP、AP、AK)
中，其标准差最大达 65．8，表明不同土地利用类型下某些土壤养分差异较大。从五大指标的变异系数来看
，
其间也存在较大的差异，仅勐品样带中全磷的变异系数为4％，其它变异系数均在大于 50％
，这是 由于土壤
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7期 姚敏 等 ：哈尼梯田湿地生态系统的垂直特征
海拔的差异、生态环境的差异、植物类型的差异以及人为活动的影响等，造就了土壤养分的变异差异。由表 3
可以看出，除全磷外，勐品样带土壤养分单因子的值均小于全福庄土壤养分单因子值。勐品梯田湿地土壤养
分含量均值为：有机质 33．32g／kg，全氮 1．57g／kg，全磷 0．59g／kg；全福庄梯田湿地土壤养分含量均值为 ：有机质
34．86g／kg，全氮 1．62g／kg，全磷 0．71g／kg。勐品林地中的有机质达到76g／kg，全福庄林地中的有机质高达 142g／
kg。综合以上数据，位于海拔 1551～1961m之间的全福庄梯田土壤营养状况均好于海拔范围在 1080～1560m
之间勐品梯田。样点中 pH值小于5．0的强酸性土壤占55．56％，其余的均为 pH值在 5．0～6．0之间的酸性土
壤。对重金属的分析显示，土壤中Fe的含量远远高于其它金属的含量，这是使当地土壤呈较强的酸性的主要
因素。梯田中的土壤 pH值较林地要高，基本符合水稻的适宜 pH值范围(5．5～7．0) ，这是长期耕作对土壤
改造的结果。
表3 不同土地利用类型下土壤养分结构
Table3 The component ofnutrient in diferent land use types and altitude
5．2 土壤养分质量综合评价
对 5种利用方式下的土壤进行综合评判，比较它们的质量差异，进一步探讨其垂直特性。根据该地区土
壤的特点，选取土壤 C／N，OM，TN、TP、AP、AK和 pH构成评价因子。这些参数的数据按如下方法进行标准化
处理，获得土壤的各分质量指数 。数据的标准化处理：
≤ Eml“
Xi min < Xi≤ Xi mid
mid < ≤
> I max
P。= ／x。 i
P =1+( 。一 。mi )／( 。mid一 mi )
P =2+( 一 。m )／( 一 一 mid)
P。= 3
(P < 1) 差
(1≤ P <2) 中
(2≤ P。<3) 良
(P =3) 优
其中，P 为单质量指数； 为养分因子测定值； 、 、 ⋯ 为各级分级标准，i为因子(i=1，2，3，4，5，
6，7)各级分级标准(表 4)。pH值均小于7．0，因此只考虑酸性条件下的分级标准。根据土壤的特点和对其进
行的综合分析，本文确定土壤养分评价因子分级标准如表4。
表4 土壤养分评价因子分级标准
Table 4 Classifying criterion of soil nutrient factors
最后根据公式(2)计算各个样方的土壤养分质量综合指标值。
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2122 生 态 学 报 26卷
土壤综合质量指数计算采用内梅罗公式 J：
Q ：√盟 2 (2)
其中，Q为土壤养分质量指数；P。为参评各因子质量指数的平均值；P 一为量大的分质量指数。
图4、图5中，神林和林地位于梯地和梯田的上方，水源地位于林地中。神林和林地土壤养分综合指标值
基本都达到了2．5，两个样区差异不大，土壤质量均较好；勐品梯地土壤综合指标值约为 2．13，全福庄为 2．49；
勐品梯田土壤的综合质量为 1．80，全福庄梯田土壤的综合质量为 1．61，质量一般；勐品水源地土壤的综合质
量为 1．12，全福庄水源地土壤的综合质量为 1．51，土壤质量较差，这是由于山间水流的冲涮使土壤营养物质
流失。两个样带土壤综合质量均为神林或林地 >梯地>梯田>水源地，除水源地外土壤综合质量均随海拔降
低而下降。勐品样区土壤养分质量综合指标的平均值为 2．o4，全福庄样区土壤养分质量综合指标的平均值
为2．16，全福庄样区土壤综合质量好于勐品样区土壤综合质量。比较勐品和全福庄两个片区各地类土壤养
分综合质量值，仅梯田中土壤养分综合质量值为勐品好于全福庄，其它均为全福庄好于勐品。
0l 02 03 O4 05
地类Landusetypes
图5 勐品不同地类土壤养分综合质量比较
Fig．5 Comparison of soil quality between diferent land use type
6 哈尼梯田湿地与其它湿地的比较
趔
≈Ⅱ
强
3．0
2．5
2．0
1．5
1．0
0．5
哈尼梯田的垂直特性是其区别与其它类型湿地的主要特征之一。它的垂直特性使它与平原稻田湿地相
比具有显著的不同。哈尼梯田湿地属于人工稻田湿地，与天然湿地有明显的差异。把哈尼梯田湿地与平原稻
田湿地和天然湿地进行比较，将进一步突出哈尼梯田湿地的垂直特性。哈尼梯田的垂直特性是其形成良性生
态循环系统的重要原因之一，也是它具有很高生态、经济和美学价值的重要原因之一。哈尼梯田具有净化污
染物、防止土壤侵蚀、调节气候、涵养水源等生态功能。在经济、文化和美学方面，哈尼梯田发挥着越来越重要
的价值。
7 结论
对哈尼梯田湿地的类型、植被、景观、水文和土壤在垂向上的特性进行了分析。根据梯田湿地所处的海拔
范围、耕作方式等将哈尼梯田湿地由上而下分为5类，分析了不同类型梯田湿地水稻品种、种植方式的差别。
根据景观生态学理论，哈尼梯田湿地生态系统景观上呈现“森林．村庄．梯田．河流”的垂直结构。水文特征责主
要分析了水质在垂向上的变化，随海拔的下降水质呈现先下降后变好的趋势，这主要由梯田湿地生态系统的
空间结构以及水资源被利用的形式引起的。两个样区的土壤质量均为神林或林地 >梯地 >梯田>水源地。
对比两个研究样区的神林、林地、梯地和水源地土壤养分质量，它们均随海拔降低而降低，而梯田湿地中土壤
养分质量呈相反趋势，这可能主要是人为因素引起的。土壤养分综合质量评价结果显示，全福庄土壤综合质
量略好于勐品土壤综合质量。哈尼梯田湿地的垂直特征说明海拔是哈尼梯田湿地生态系统结构的重要驱动
因素，但不是哈尼梯田结构的唯一驱动因素，其它诸如坡向、坡度等因素对哈尼梯田湿地生态系统结构的影响
将需要进一步研究。哈尼梯田湿地的垂直性是其主要特性，是区别于其他湿地的典型特征。本文是哈尼梯田
湿地结构和功能研究的一部分内容，哈尼梯田的水生态过程、哈尼梯田的服务功能和价值等将是今后研究的
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7期 姚敏 等：哈尼梯田湿地生态系统的垂直特征 2123
自然环境状况 Environment
净化污染物 Purifying polutant
调节气候 Adjusting climate
防止土壤侵蚀 Preventing soil erosion
调节洪水 Adjustingflood
涵养水源 Water conservation capacity
生物多样性 Biodivemity
生态旅游价值 Ecotourism value
文化价值 Cultural value
稀有性 Rare character
美学价值 Aesthetic value
diferential heisht，great degree of diferential height，plane surface
slope
13照、温度、湿度、降雨、土壤等垂
直变化特征显著①
能较好地吸收和净化村庄中的生
活污水 Efectively absorband~rifr
sanitary waster
常年灌水。调节气候能力强I2I]
Hooded yearly，it carl adjust domain
climate
能有效降低水力对土壤的侵
蚀[ ]Efectively prevent erosion by
water
调节洪水的能力不强 Smal flod
control capacity．
保水能力较强，地表含水量约为
5050m ／hm2 Surface water content is
about 5050m3／hm2
可持续的生态农业，生物多样性
较为丰富0
人与环境和谐相处，具有很高的
生态旅游价值0
是哈尼族文化的载体，文化价值
大[1]@
稀有、独特 -2]Rare，unique
景色壮观、独特，美学价值高
Spectacular，rare，high esthetics
value
无垂直变化特征
No changes along altitude
施用大量化肥农药，净化污染物
能力不明显 App】led chemical
fertilizer and pesticide，polute the
envimnmem
水稻生长季节调节气候能力
强[27_Adjust clima te in growing
period
平原侵蚀小，稻田防止侵蚀效果
不明显 Can’t obviously prevent
erosion because of little erosion in
plain
调节洪水的能力不强 Smal flod
control capacity．
涵养水源能力不强[” Small water
conservation capacity．
生物多样性较低[ ]Low
biodiversity
生态旅游价值不大 Low ecotourism
value．
具有一定的文化价值 Has soeio-
culture value
分布广，普遍 Universal
普遍，美学价值一般 Universal，
low esthetics value
垂直变化特性不明显 No obvious
changes along altitude
净化污染物能力很强 一别
Efectively p fypoau~t
调节气候能力强 一剐Efectively
adjust climate
能有效防止土壤侵蚀，海岸带侵
蚀[ ’29]Efectively prevent erosion by
water
有很强的调节洪水的能力 Big
flood control capacity．
大江河的水源地，天然水库，具有很
强的涵养水源功能 29]0
生物多样性极 为丰富，是一些稀有
物种的避难所 ]0
生态 旅 游 价 值 大 HiSh eeotourism
value
是人类历史文化的载体 ，文化价值
．吊 大
天然湿地资源减少，其稀有性逐渐
增加 ]0
景色优美，美学价值高
Some are unique and beautiful， hi【Sh
esthetics value
(I)Sunlight，temperature，humidity，rainfall and soil al change along altitude；(~)Water conservation district or nature reservoir，great water holding capacity；
(~)Sustainable ecological agriculture，conlmon biodiversity；QHigh biodiversity，refuge of some imminence biologic；⑤h has high value of ecotourism because of
sustainable development and harmonious between human and environment；~Embody Hani’s culture，has high socio-culture value；⑦Embody human historical
culture，has great socio—culture value；(~)Nature wetlands become rarer with shrinking of nature wetlands
References：
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
Gao R L．History of terace fields．Beijing：China Waterpower Pres，1983：1—20．
Naoki Iiyama，Mahito Kamada，Nobukazu Nakagoshi．Ecological and social evaluation of landscape in a rural area with terace padd eld in southwestern
Japan．Landscape and Urban Planning，2005，70：301—313．
Liu Y．ne cultural ofterrace paddyfield in filipine．World Etmao national Studies，200l，(3)：61—67．
Wang Q H．ne culture of Hani’s terace paddyaeld．Kunming：Yunnan University Publishing House，1999．334—361．
Yao M．Hani：Mountainous Minority’s Dream of Paddy．Forest and Humankind，2006，(188)：22—29．
wu F Q，Zhang Y B，Song J L．Curent state and development trend of research on environment efect of level terace．Joumalof Soil and Water
Conservation，2003，7(5)：28—31
Jiao J Y，Wang W Z，Li J，et o2．Analysis on soil and water conservation benefit of level terrace under diferent rainfall condition in loess hily region．
Joumal of SOil Erosion and SOil and Water Conservation，1995，(3)：59—63．
Xu T C，Wang D X，Jia Z X．Disaster reduction function of level terace in east Gausu，north Shaanxi and west Shanx1．Journal of Catastrophology，1994，
9(2)：55 58．
维普资讯 http://www.cqvip.com
2l24 生 态 学 报 26卷
J C．The Hani Terrace field at Honghe：Typical Chinese Wedand．Journal of Yunnan Nationalities University，2004，21(5)：77 81．
Hnang S W ．Spectacle of agricultural ecosystem：the Hani’s terraces paddies
． Economic Ecosystem，2001，10：85—86．
Haefeh S M，Wopereis M C S，Donovan C．Improving the productivity and profitability of irrigated rice production in Mauritania．European Journal 0f
Agronomy，2001，(14)：181—196．
~ yuki Inubushi，Kenzo Hori，Satoshi Matsumoto．Anaerobic decomposition of organic carbon in paddy soil in relation to methane emission to the
atmcsphere．Elsevier Science，1997，(36)：523—540．
Hans Brix，Brain K．Sorrel，Bent Lorenzen．Are Phragnfites-dominated wedands a net source or net sink of greeIll0u8e gases?Aquatic Botany
， 2001，
(69)：313—324．
Jefrey P Chanton．The efect of gas transport on the isotope signature of methane in wedands．OrgE c Geochemistry，2005，(36)：753—768．
Wang O H．The natural ecological and the Hanis existing spatial distribution patern in Ai-Lac Mountain．Yunnan Social Science，1998，(2)：7l一74．
Jiac YM．Thefeature ofHani cultural region— the culturallandscape ofHani’sterace．YunnanGeographic EnvironmentResearch，2002，21(6)：734
743．
JiaoYM，ChengG D，XisoD N．A~tudy onthe culturallandscape ofH ’steraceandits protection．GeographicalResearch，2003，15(1)：51—56．
Jiac Y M，Xiao D N，Cheag G D．Study onthe coordinating development of ethnic culture and natural environment in subtropical mountain areas——a c$8e
of culturallandscape ofHaniteracein Ynanyang county．Joumal ofMountainScience，2002，20(3)：265—270．
Jiac YM，z}IalIg JY．Th eformation of steepteracedfieldsin south-western China — a c88e study ontheteracedfieldsinthesouthem bank ofRedRiver．
Economic Geography，2000，20(4)：94—96．
Donne E J，Cu]leton N，Donovan G 0．PhospherR8 retention and so~ption by constructed wetland soils in Southeast Ireland．Water Research，2005，(39)：
4355—4362．
K X O，Chen W M，Xie B G．Function of paddy wetland landscape ecosystem and its benefit in hilly region of south Cbungjiang River：with Youxian
County ofHunan Province asan example．Chinese Journal ofAp ed Ecology，1995，6(supp)：ll2一ll8．
Tian Y B，SongG Y．Wetland吣ilandits ecologicalfunctions．ChineseJournalofEcology，2002，21(6)：36—39．
Zhang O L，Pan X z，Wang H J．Study on spatial distribution of soil quality and quantitative evaluation ofsoilfertility quality under middle spatial scale．
Chinese Journal ofSoilScience．20o3，34(6)：493—497．
Zhang O F，Song Y C，You W H．Relationship between plant community secondary succesion and soil fertility in Tiantong，Zhen~iung Province．Acta
Ecologica Sinca，1999，19(2)：174—178．
TianK，Chang F L，LuM，et a1．Impact ofhuman disturbances on organic carbonandnitrogenin NaPal-lai wedands，Northwest YunNan．ActaPedologica
Sinca，2004，41(5)：681—686．
Gac T S．Theflood control efects ofZhuunglung rice paddies．Journal ofGansu Agriculture，2004，12：63．
Zhung R J．Some knowledge ofthe paddy wetland environment from the middle and lower reaches ofYangtze River．Geology and Mineral Resources ofSouth
China，2003，(1)：71—74．
Richard C．Smardon．Heritage values and functions of wetlands in Southern Mexico．Landscape and Urban Planning，2OO6，73(3—4)：296—312．
Masaki Hayash，Wiliam L．Quinton，Main Pietroniro．Hydrologic functions of wetlands in a discontinuous permafrost basin indicated by isotopic and
chemical signatures．Journal of Hydrology，2004．(296)：81—97．
参考文献
高荣乐．梯田史料．北京：中国水利水电出版社，1983：1—20．
刘勇．论菲律宾梯田文化．世界民族，2001，(3)：6l一67．
王清华．梯田文化论．昆明：云南大学出版杜，1999．334—363．
姚敏．哈尼：山地民族水稻梦．森林与人类，2006，(108)：22—29．
吴发启，张玉斌，宋娟丽，等．水平梯田环境效应的研究现状及其发展趋势．水土保持学报 ，2003，7(5)：28 31．
蕉菊英，王万中，李靖．黄土丘陵区不同降雨条件下水平梯田的减水减沙效益分析．土壤侵蚀与水土保持学报．1999，5(3)：59 63．
徐庭灿，王答相，贾泽祥．陇东、陕北、晋西地区水平梯田的减灾作用．灾害学，1994．9(2)：55 58．
史军超．中国湿地经典——红河哈尼梯田．云南民族大学学报 ，2004，21(5)：77．81．
黄绍文．生态农业奇观：哈尼梯田．生态经济．2001，10：85 86．
王清华．哀牢山自然生态与哈尼族生存空间格局 ．云南社会科学，1998，(2)：7l 74．
角媛梅．哈尼梯田文化景观及其保护研究．地理研究，2002，21(6)：734 743．
角媛梅，程国栋，肖笃宁．哈尼文化区的特质——哈尼梯田文化景观．云南地理环境研究，2003，15(1)：5l 56．
角媛梅，肖笃宁，程国栋．亚热带山地民族文化与自然环境和谐发展实证研究——以云南省元阳县哈尼族梯田文化景观为例．山地学
报，2002，2o(3)：265—270．
角媛梅，张家元．云贵川大坡度梯田形成的原因探析—— 以红河南岸哈尼梯田为例．经济地理，2000，20(4)：94 96．
李晓青，程伟民．谢炳庚．江南丘陵稻田湿地景观生态系统功能与效益研究—— 以攸县为例．应用生态学报，1995，6(supp)：112 118．
田应兵，宋光煜，艾天成．湿地土壤及其生态功能 ．生态学杂志，2002，21(6)：36 39．
张庆利，潘贤章，王洪杰．等．中等尺度上土壤肥力质量的空间分布研究及定量评价．土壤通报，2003，34(6)：493 497．
张庆费，宋永昌，由文辉．浙江天童植物群落次生演替与土壤肥力的关系 ．生态学报 ，1999，19(2)：174 178．
高太生．庄浪梯田减灾效益分析．甘肃农业，2004，12：63．
章人骏．长江中下游地区水稻田湿地环境的一些认识．华南地质与矿产．2003，(1)：7l 74．
9 m ¨ ￡j H：2 " ∞ 拐 撕 勰 I呈⋯ I三 I三 j i ]]j i ； ； ●3 45 6 7 8 9 m "堪 撕 I二 I二 I呈 I兰_m
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