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水稻土

人工灌溉耕种条件下形成的具有水耕表层和水耕氧化还原层的土壤。亦称人工水成土。水稻土可形成于有灌溉条件并长期种稻的任何土壤类型上,从温带到热带均有水稻土分布,而以亚洲最为集中,中国的水稻土面积最大。中国土壤学者朱莲青、马溶之、侯光炯、宋达泉等在20世纪30年代首先把水稻土作为独立土类命名和分类,划分出淹育水稻土、潴育水稻土和潜育水稻土三个亚类。

人工灌溉耕种条件下形成的具有水耕表层和水耕氧化还原层的土壤。亦称人工水成土。水稻土可形成于有灌溉条件并长期种稻的任何土壤类型上,从温带到热带均有水稻土分布,而以亚洲最为集中,中国的水稻土面积最大。中国土壤学者朱莲青马溶之侯光炯宋达泉等在20世纪30年代首先把水稻土作为独立土类命名和分类,划分出淹育水稻土、潴育水稻土和潜育水稻土三个亚类。1988年全国第二次土壤普查分类设人为土土纲,水稻土亚纲,水稻土土类。《中国土壤系统分类》(首次方案,1991)中列为人为土土纲,水耕人为土亚纲,水稻土土类。日本土壤分类中也有水稻土类型,按水型或起源土壤续分水稻土类型。美国《土壤系统分类》(1975)及联合国世界土壤图(1988)中无水稻土名称,而根据其水分状况、利用方式在土壤低级分类单元中表达。

形成条件与成土过程

水稻土形成需要具备3个条件:第一,建立田面灌溉水层,须在原土壤基础上平整土地,围埂建田。建田方式因地而异,近河湖的洼地可修筑圩田,丘陵山区修筑梯田,平原修平田等。第二,修建灌排渠系,按照水稻生长的要求,在生育期内调节灌溉。土体内常形成较强直渗水流或侧渗水流。第三,水耕与旱耕交替,水耕时间少者80~90天,多者200余天,然后种植旱作物或者排水冬闲,土壤中还原与氧化条件亦随着交替进行。水稻土形成的主要过程如下:①水耕表层土壤糊泥化,因长期水耕机械搅拌而使水田耕作层(18厘米)土壤原有结构破坏,变得无结构和糊泥化,在落干后常呈无结构或大块结构。耕作层的底部因机具的不断压实而形成比上部紧实粘重的犁底层。②机械淋洗作用水稻土接纳的灌溉水量一般高出旱耕地数倍至数十倍。每年每公顷灌溉几百到几千立方米水,有20%~30%经土体渗漏而补给地下水或流入沟渠,这就形成了淋溶淋洗作用的稳定动力。由于在插秧前,耕层经人工充分搅拌,土团分散糊泥化,故悬浮的泥粒为重力水挟带下移,以光性定向形式附着于下部土层的裂隙孔壁或结构面上,久之就形成渗育层的形态特征。③氧化还原作用和化学淋溶作用,随着种稻期间的灌溉和排水过程,土体中氧化还原作用交替进行,促进了土壤中铁、锰等变价元素及水溶性元素淋溶淀积作用的发展。如淹水时期土壤因有机质嫌气分解而强烈还原,Eh值下降,pH值升高,铁锰等变价元素呈还原溶解态随水下移,土色灰斑化,直到下层孔隙中遇到含氧空气而氧化淀积,形成杂色铁、锰锈纹锈斑。与此同时,土壤有机物质分解时产生的许多有机酸及醇类,也可与钙、镁、铁、锰等金属离子螯合,形成活动性强的有机螯合物,可随重力水淋溶到渗育层及以下土层,淀积在结构体表面形成杂色胶膜。旱季耕作层排水落干后,进行明显的氧化过程,土壤中亚铁、亚锰和螯合态铁、锰物质随毛管水上升,在土粒表面或裂隙中浓缩氧化,并转化为铁锰锈斑,呈棕褐色,使耕层土壤斑纹化。除少数潜育水稻土外,一般水稻土不受永久潜水位的影响,其实质是在人工灌排影响下的假潜育过程。④离铁作用,在氧化还原交替与淋溶作用影响下,土壤粘粒表面的Ca2+、Mg2+等盐基离子,可为Fe2+离子替代而淋失在氧化期,吸附的Fe2+离子变成Fe3+,呈氧化物沉淀,并在粘粒表面留下H,H饱和的粘粒发生蚀变,形成累积硅酸粉末的白色土层。这一作用在侧渗条件强的水稻土中有明显反映。

基本性状

水稻土的许多理化性质仍保留着母土的特点,下列主要性状有明显改变:①形态特征:水稻土具有特殊的土体构型,即糊泥化的水耕层(A)、稍紧实的犁底层(P)、受机械淋洗和假潜育作用形成的渗育层(W)和斑潜淀积层(Bg)的剖面,由铁锰斑、潜育斑与灰色胶膜组成的花斑状形态贯通整个剖面。其形状与发展程度随水稻土发育过程的强弱而不同,由于起源土壤与水分状况不同,除上述发生层外,尚有漂白层,埋藏腐泥层及各类母质层等。②与起源土壤相б,由于还原条件加强和施用有机肥料,水稻土有机质含量有所增加,但其腐殖质胡敏酸/富啡酸б值,芳构化程度和分子量都减低。③土壤粘土矿物及阳离子交换量一般取决于起源母土,灌溉和施肥对土壤交换性盐基也有明显影响,原来盐基饱和甚至盐渍化,碱化母土中的盐基离子和可溶盐分淋溶,土壤趋向中性及弱盐渍化。原来酸性的不饱和的母土,在施肥及获得灌溉水带来的盐基后,产生复盐基作用,土壤也趋向中性或弱酸化,并由表层向底层扩展(见图)。④铁锰的还原淋溶和氧化淀积是水稻土的重要特性,由于铁锰离子与水稻土中某些有机物的螯合作用,更增强了铁锰在溶液中的浓度,使其在剖面中的移动更强,剖面自上而下各层SiO2/Fe2O3б在铁锰淀积层达到最低值。全剖面SiO2/Al2O3б值则一般没有变化。

红壤地区不同肥力水稻土的盐基饱和度

主要亚类

水稻土的分类尚未统一。根据水耕表层和水耕氧化还原亚层的诊断特性可划分5个亚类。

潴育水稻土

广泛分布于平原、高圩区与山间盆地中,多系古老耕种水稻土,或由于起源土壤遗留,或经人为翻动和堆叠,剖面质地较为均一,地下水位适中,通透性较好,即使在灌水期,渗育层也处于非饱和状态,形成耕层(A)、犁底层(P)、渗育层(W)、斑潜层(Bg)与母质层(Cg)剖面。由于有爽水条件,形成铁锰分离淀积,即铁淀积层位于锰淀积层之上的淋溶淀积特征。土壤水气协调,多为水旱轮作的肥沃水稻土(见表)。

渗育水稻土

多分布于河湖之滨的冲积平原上,地下水位适中。但由于沉积层理明显,存在砂粘互层,渗漏速度快,起源土壤多呈中性或石灰性,水稻土发育较弱,具有耕层(A)、犁底层(P)、渗育层(W),斑潜层不明显,其下为母质层(C)。因土壤渗漏速度快,或因含有石灰,铁锰淋溶较弱,在犁底层或渗育层有锰淀积和灰色胶膜,花斑状形态发育弱。这类水稻土多系水旱轮种,有利旱作高产。

漂白水稻土

多分布于河流两侧二级阶地,剥蚀平原或山丘坡麓上,起源土壤多为受较强淋溶作用的地带性土壤。长期种稻后引起明显的淋溶淀积,不仅形成明显的粘化层,而且铁锰淀积亦明显,具有耕层(A),犁底层(P)、白色渗育层(WL)与粘化斑潜层(Bg)。由于剖面中部滞水,铁锰淋淀层重叠,形成两个淋溶层(A与WL)和两个淀积层(P与Bg)。这类水稻土一般缺磷,且由于粘化层滞水,种旱作物时遭渍害。

潜育水稻土

多分布于湖泊的四周、河流两侧低洼地段以及山间谷地,起源土壤多为沼泽土或潜育土。经过筑圩防洪,排水与堆叠,使地下水位不断下降,形成微地形起伏的圩田。旱季地下水位可降至50厘米左右或以下,但灌溉季节田面水与地下水连通。形成耕层(A)、犁底层(P)、渗育层(W)与潜育层(G),其下有时见埋藏腐泥层。这类水稻土经过改良可逐步由“囊水”向“爽水”演变,所以铁锰淋溶淀积处于初期阶段,或在渗育层,或由犁底层形成铁锰淀积层,潴育水稻土由于水稻连作,潜水时期延长则伴有铁、锰淋溶过程,易形成次生青泥层(潜育层)。

潴育水稻土的化学性质(江苏无锡)

淹育水稻土

本类水稻土地下水位深,发育时期较短,其剖面形态特征是:具有水耕糊泥表层,此表层及犁底层具有明显铁、锰锈斑与灰色胶膜,表层以下铁锰锈斑、胶膜少,渗育层和潴育层的发育不明显。

利用改良

根据水稻土类型性质及耕作制度的不同,可用不同的改良措施。①治水改土,水肥气协调是培育肥沃水稻土的关键,水分状况可决定通气状况与养分有效性,治水是定向培育肥沃土壤的重大措施之一。对平原圩区水稻土主要应采用合理的防洪排涝设施,以增加土体的通透性,常用的“三分开,一控制”原则是行之有效的。三分开是在一个圩区内,把内河水与外河水分开,高田与低田的排水分开,(即高水高排,低水低排,以防高处水流集低处),灌排系统分开;一控制是指抽排地下水以降低地下水位,这样不仅可有效防治旱作物受渍害,且可改善潜育水稻土的不良性状,使潜育层逐步消失。②培肥改土,施肥特别是施用有机肥,可以改善耕层结构性,提高肥力和增加产量。一般肥沃水稻土耕层有机质量常在2.5%~3.0%之间,若具有淀浆板结性质或僵性的土壤,增施有机肥后可以得到较快的改善。③轮作改土,合理轮作既可调节土壤中氧化还原过程,改善耕层结构性,又可改进养分状况。水旱田轮作,豆科与禾本科作物轮作、套作都是有效的改土措施。水稻连作产生的粘闭犁底层和次生潜育化青泥层,可通过水旱轮作很快消除(见低产水稻土改良)。