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潜育型水稻土和脱潜型水稻土

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鍙戣〃浜 2016-10-10 17:39:10 | 鏄剧ず鍏ㄩ儴妤煎眰 |闃呰妯″紡

潜育型水稻土和脱潜型水稻土

来源:江苏省志-土壤

潜育型水稻土是沼泽土经栽稻后形成的土壤类型。此类土壤形态特征、理化性状,已不同于沼泽土,但土壤仍受强烈还原作用制约,形成水稻土的Aa-G或Aa-Ap-G剖面,同时耕作层及犁底层中锈纹锈斑增多,通气状况改善,亚铁反应减弱,晶胶比增大。脱潜型水稻土是潜育型水稻土经人工改良后,潜育层段部位下移或潜育层从还原状态开始向氧化方向发展的土壤,具有Aa-Ap-GW-G的剖面。

脱潜型水稻土的重要特征是在犁底层以下的潜育层具有潴育型层的特征,即由于通气条件改善,部分游离铁氧化淀积,土壤结构也有相应改善,在此层以下仍是潜育层,只是位置下降而已,仍区别于潴育型水稻土。江苏省脱潜型水稻土,大都是湖沼地段的沼泽土。经过人工筑圩排涝,降低地下水位,并由一熟沤田,改为麦稻两熟后逐步发育而成。与此同时,农民群众利用罱泥积肥抬高田面,使脱潜速度不断加快。

(一)分  布

我省脱潜型和潜育型水稻土集中分布于太湖、滆湖和里下河湖网地区,丘陵岗地的两岗夹一洼的岗地洼处系下蜀黄土发育的也有零星分布。全省脱潜型水稻土550.74万亩,潜育型水稻土91万亩,以脱潜型水稻土的面积最大,也是我省夏粮生产的重要基地。

脱潜型水稻土共有八个土属,其中发育于下蜀黄土丘岗洼地的青肝土7.14万亩,主要分布在南京6.34万亩而外,宜兴也有零星存在。太湖流域的脱潜型水稻土主要有乌栅土、乌泥土和青紫泥三个土属,总面积为131.93万亩,其中乌栅土73.49万亩,乌泥土35.73万亩,青紫泥22.71万亩。青紫泥集中分布在太湖东侧,苏州市各市(县)也均有分布。

发育于里下河湖洼圩区的脱潜型水稻土有四个土属,共有411.67万亩。其中勤泥土最多,共有213.14万亩,里下河碟形洼地的上缘各县均有分布,处于洼地中心的兴化等市县,多分布于圩区高处。勤泥土有104.12万亩,主要分布在扬州和盐城两市各县,南通市的海安县也有3.94万亩。乌杂土66.19万亩,集中在盐城与扬州两市沿老海堤以西海相、湖相和黄泛交互沉积地带,乌砂土28.22万亩,集中分布在长江冲积与湖洼交接处,除南通市海安县有1.6万多亩外,高邮、江都分布最多。

太湖地区的脱潜水稻土分布在圩区中部,锡山市平田向圩区过渡地段,黄泥土,大致在海拔3.5~4米。平田地区的局部洼地分布乌泥土;圩区地段中的黄泥土所处地势稍高,向低洼处过渡分别为砂性灰芦土,灰芦底土和灰芦心土(均为脱潜型土种),海拔自2.5~1.5米,呈倾斜状。太湖东侧的低洼荡田圩区,海拔1.2~1.5米,脱潜型青紫泥常与黄松土、黄泥土、青泥白土成组合分布,或与青泥白土-青紫泥-青泥土组合。青紫泥高于青泥土和青泥白土。高差20~70厘米,正是潜育型与脱潜型地下水位高差的范围。

里下河地区的脱潜型与潜育型水稻土的分布也有多种情况,在荡区边缘,地势低洼的地方海拔1~1.5米,主要分布潜育型的烘泥土;中部低洼地区,海拔1.5米以上,主要分布脱潜型蒜瓣土和乌粘土。无论是太湖地区还是里下河地区,低洼底部都为潜育型水稻土分布所在(再低于潜育型的即为沼泽型土壤),高于这一高程20~70厘米的范围内,广泛分布着脱潜型土壤,为向潴育型水稻土的过渡类型(图8-9,图8-10)。


图8-9 荡田地区土壤微域分布示意图[45]


图8-10 兴化中部地区土壤微域分布示意图[46]

潜育型水稻土中由下蜀黄土发育的青泥条共有14.52万亩,分布在宁、镇、扬、常等市的丘陵岗地地区的低洼处,在青肝土的下部,因长年积水,多为冷浸田;太湖地区低洼部位的青泥土有33.69万亩,除了长江南岸沿湖地区外,长江以北洪泽湖沿湖洼地也有部分分布。此外,太湖地区还有青砂土、湖滩土、硬板泥分布,面积分别是3.2万亩、2.29万亩、3.0万亩,总数不足9万亩。里下河的潜育型烘泥土面积较大,有34.29万亩,集中分布在里下河低洼的中心部分,下与沼泽土相接,上与脱潜育型毗连,其中扬州市17.65万亩,盐城市15.68万亩,淮安市约1万亩。

(二)形态特征

脱潜育型水稻土和潜育型水稻土两者既有共同点,又有不同点。脱潜水稻土是潜育型水稻土的进一步发展,潜育型水稻土是脱潜水稻土发育的前身,因此,放在一起叙述。而以潜育型水稻土为代表,兹举潜育型水稻土的剖面于后。

剖面号: CP-12。

地  点: 常熟辛庄东荡五队。

海  拔: 3.2米。

地下水位: 1.6米。

土地利用: 稻麦两熟,小麦长不好。

母  质: 湖积物。

地  形: 太湖低平原三进田。

剖面描述:

Aa 0~15厘米橄榄黑(5Y5/1.5,润态),小块状结构,多锈纹锈斑,约30%~40%,为砂壤土,pH7.2,Eh380毫伏,有弱亚铁反应。

Ap 15~25厘米呈灰色(N5,润态),小块状结构,有较多锈纹锈斑,约20%左右,质地为砂壤土,pH7.0,Eh110毫伏,有强亚铁反应。

G1 25~45厘米呈灰色(N4.5,润态),小块状-棱块状结构,有锈纹锈斑,约15%左右,质地为砂壤土,pH7.1,Eh70毫伏,有强亚铁反应。

G2 45~78厘米呈灰色(10Y4.5/1,润态),棱块状结构,锈纹锈斑占基质的10%左右,质地为粘壤土,pH7.3,Eh170毫伏,有中亚铁反应。

GC 78~110灰-灰橄榄色(6Y6/1.5,润态),棱块状结构,有少量锈纹锈斑,为粘壤土,pH7.5,Eh160毫伏,有中亚铁反应。

(三)理化性质

1.颗粒组成

脱潜型水稻土、潜育型水稻土一般处于低洼部分,携带来的冲(洪)积物多是粘细的颗粒,质地一般较粘重,土体中水分垂直运动缓慢。

据颗粒组成(表8-28)的统计资料看,潜育型水稻土,质地都较粘重,粘粒在剖面中的分布大多是上高下低,与潴育水稻土明显不同,这是因为潜育型水稻土起源土壤是沼泽土,在沼泽地区,由于静水沉积,粗颗粒先沉降,而细颗粒后沉降,但其后由于堆垫泥肥,颗粒分布状况有变化。由于地下水位高,在剖面中水分下渗非常缓慢,给排灌降渍带来一定困难,作为低湿涝渍土壤类型,对水稻小麦生长影响很大,是江苏省土壤改良中的重点。

表8-28  潜育型水稻土的颗粒组成(g/kg,粒径:mm)

土壤类型
及土号
深度
(cm)
2~11~
0.5
0.5~
0.25
0.25~
0.1
0.1~
0.05
0.05~
0.005
0.005~
0.002
<0.002质地名称
潴育水稻土
吴县农科所
(CP-11)
0~14
14~23
23~43
43~75
75~105
2
1
1
1
2
2
1
2
2
2
1
1
1
1
4
3
2
2
1
39
45
65
58
68
542
509
515
499
457
129
115
117
125
135
280
324
298
312
336
粉砂粘壤土
粉砂粘壤土
粉砂粘壤土
粉砂粘壤土
粉砂粘壤土
潜育水稻土
常熟辛庄
(CP-12)
0~15
15~25
25~45
45~78
78~110
2
2
2

1
1
1
3

1
1
1
2
1
2
1
2
6
1
3
96
81
62
42
51
532
588
608
365
433
126
133
132
191
181
247
192
185
400
328
粉砂壤土
粉砂壤土
粉砂壤土
粉砂壤土
粉砂壤土

2.物理性状

由于沤改旱时间有长有短,耕作管理措施的不同,土壤物理性状有所差异。以土壤容重为例(表8-29),潜育型水稻土中的青泥条与青泥土在土体上段的容重相似,青泥条愈向下容重愈大;烘泥土则不同,总的容重都比较低,潜育层也只有1.31克/厘米3,可能与有机质含量高,吸水强,浸水时间长,土体仍为水分饱和有关。

表8-29  潜育型、脱潜型水稻土容重统计[47]

(单位:g/cm3)

土 壤AaApGW1GW2
潜育型青泥条
青泥土
烘泥土
1.28
1.27
1.12
1.45
1.45
1.27




1.53
1.11
1.31
脱潜型乌泥土
青紫泥
乌栅土
1.26
1.11
1.20
1.43
1.32
1.33
1.40
1.43
1.44


1.46
1.40
1.43
勤泥土
勤粘土
1.29
1.24
1.52
1.41
1.58
1.34
1.62
1.62
1.30

脱潜型水稻土的容重则比较一致,其中,青紫泥的容重很低,系与耕作层有机质含量高有关。但一般都在1.2~1.29克/厘米3之间,犁底层和犁底层以下容重逐渐增大,其中以勤泥土增重最大。沤改旱以后土壤有机质大量矿化,平均含量只有21.1克/公斤,这是在低湿地区长期消耗得不到补充的结果,将导致地力衰退。

潜育型水稻土的耕层总孔隙为51.7%~57.2%,以青泥条最少,烘泥土最高。自犁底层向下,总孔隙呈急剧下降的趋势,土壤透水也更困难,青泥条分别为45.5%和42.7%;青泥土为46.0%、46.5%;烘泥土为51.9%、49.2%。非毛管孔隙耕层为6.0%~6.3%,犁底层为5.6%~5.9%,潜育层更少。土壤田间持水量为32.2%~36.0%,田间自然含水量为33.2%~36.8%,持水能力很强,不怕旱,易受涝。

脱潜型水稻土耕层总孔隙度以青紫泥为最高,达57.3%,一般都在51.5%~54.0%之间,向下减至40%~47%。非毛管孔隙以乌栅土和勤粘土较高,大于7%,一般都在5.9%~6.1%;下层有的很低。由于水的澄实作用,非毛管孔隙也有小于2.5%。田间持水量耕层一般较高,高的在40%以上,少的为30%左右,犁底层以下有的小于26%。田间自然含水量很高,在36%~47%之间。

表8-30  潜育型水稻土的氧化还原状况

土壤名称 及采土地点利用 类型深度(cm)水分(g/kg)pH*(H2O)氧化还 原电位* (Eh7, 毫伏)亚铁* (水渗态)还原性物质**
(·10-5mol/L)
还原物
质总量
活性还
原物质
Fe2+Fe2+Fe3+Mn络合态
(cmol(+)/kg)(mg/kg)Fe2O3MnO
总量[Al2(SO4)]3提取(mg/kg)
潴育水稻土
吴县农科所
北(CP-11)
Aa
Ap
W1
W2
GW
0~14
14~23
23~43
43~75
75~105
310.2
264.8
223.3
236.2
230.9
5.8
6.5
6.9
6.7
7.1
500
590
600
580
580




0
0
0
0
0
1.0
0.7
0.7
0.7
0.7
1.0
0.7
0.7
0.7
0.7
6.602
5.702
2.034
2.723
2.275
0.618
0.418
0.153
0.134
0.066
50.6
25.7
15.4
6.96
2.61
171.1
86.5
46.1
56.4
31.2
81.3
39.6
24.2
16.4
27.7
154.4
361.3
179.8
165.7
190.5
104.7
38.2
38.5
19.3
23.2
潜育水稻土
常熟辛庄乡
东荡五队
(CP-12)
Aa
Ap
G1
G2
GC
10~15
15~25
25~45
45~78
78~111
373.0
363.5
316.4
396.0
382.8
6.6
7.3
7.1
7.0
7.0
380
110
70
170
160
痕迹
痕迹
痕迹
痕迹
痕迹
0.4
23.5
21.9
7.4
7.2
2.3
7.9
1.4
8.7
5.0
2.7
27.4
23.3
16.1
12.2
5.241
8.452
4.006
4.386
7.777
1.829
2.141
0.199
0.789
1.105
782.0
941.2
15.5
167.7
452.3
822.0
945.3
61.8
175.6
472.1
175.2
184.1
86.0
60.4
38.7
946.5
1138
1177
2049
1517
64.5
72.7
81.3
46.7
31.3
  * 均系1991年4月在田间原位测定;** 用伏安法。

3.化学性质

如表8-30所示,潜育型水稻土的氧化还原电位低,在冬闲田内除了耕层处于氧化态以外,其余层次均处于还原状态,原位沉淀氧化还原电位均在170毫伏以下,并有强亚铁反应,与用伏安法田间原位测定的还原物质一样,以硫酸铝〔Al2(SO4)3〕提取的还原物或活性还原物质以及与此相应的Fe2+、Mn2+均很高,同时,潜育型水稻土的络合态铁锰的含量也大大高于潴育型水稻土,潜育层尤其如此。而潴育型水稻土氧化还原电位高,且无亚铁反应,还原物质含量也很低。络合态铁锰含量也低。

这里特别要指出的是潜育型水稻土中的磷,尤其是速效磷的含量较多,但是低价铁的含量也较多,沤改旱后,土壤饱和水排失,原来土壤中的磷酸低铁盐则随着空气的进入,氧化成高铁,磷也被固定了。

表8-31可以看出,潜育型水稻土原始含磷(32P)量为2697个脉冲数/分,在湿润条件下提出的32P为2500多个脉冲数/分,而土壤干燥后只提出1500多个脉冲数/分;潴育型水稻土土壤在两种状态下提出的32P是一样的,这因为潴育型水稻土亚铁的含量原来就不多,干燥后磷被固定的当然也不会很多。因此只有这个阶段土壤的固定是个突出问题,对这种土壤,农民群众一再强调灰肥,基本原因也许是缺磷的关系。

表8-31  速效性磷酸盐的固定情况(脉冲数/分钟)[48]

土壤
处理
测定时间
潴育型水稻土潜育型水稻土原 始 样 品
湿润态干燥态湿润态干燥态
干后即测
干后3天测
干后7天测
干后10天测
3929
3862
4214
3564
3809
4064
4158
3834


2814
2564
1597
1499
1552
1668
潜育型水稻土2697
潴育型水稻土4134

4.农化性状

潜育型水稻土养分有机质含量比脱潜型水稻土多,土壤有机质含量烘泥土最高,青泥土次之,青泥条含量最少,仅21克/公斤;青泥土、烘泥土等潜育型水稻土潜在养分虽然较高,但缺乏有效可供给性,其中的原因有二:一是潜在养分难以利用,例如宝应草渣土42~56厘米的土壤腐殖质含量达14.5克/公斤,胡敏酸含量达7.9克/公斤,而富里酸含量为6.6克/公斤,胡敏酸、富里酸碳含量都很高,胡/富比值为1.197,胡敏酸分子含量超过富里酸分子含量的20%,而胡敏酸含量愈高,愈难利用,因为胡敏酸都是结构复杂的大分子化合物;其次,潜育型水稻土粘重闭塞,通气性差,植物根系呼吸强度弱,对于吸收有效养分往往受到限制。

(四)改良利用

从上述潜育型水稻土和脱潜型水稻土的发生发育,理化性状,障碍因素,养分状况和土壤肥力水平来看,从20世纪60年代以来,沤改旱面积不断扩大,脱潜面积增多,潜育型面积逐步减少,取得很大成绩,除了政府进行大江大河的流域整治,统一规划,综合治理外,广大农民在开发利用和改良一熟沤田的过程中,充分应用先进的农业科学技术,大力推广绿肥,以磷增氮,以磷养绿,解决了由于土壤缺磷,绿肥不易立苗,苗期生长不良等难题。施用绿肥紫云英根瘤菌,从而使得紫云英由南而北不断推进,为稻麦两熟制的推广、扩大复种面积提供了条件。与此同时,为了加速脱潜,一方面积极降低外河与圩内的地下水位,另一方面发扬积制泥肥的优良传统,年复一年地一季或两季施用河、湖、塘泥肥,使得田面不断抬高。低洼湖圩地区施用泥肥特别多,无疑为抬高田面起到了积极的作用。不是简单机械的堆垫,而是在施肥堆积与耕作、灌溉、种植、管理等综合措施相结合的条件下进行的。

沤改旱中的一系列技术难题虽然已经得到解决,但多雨寡照年份与少雨多照年份产量差异50~100公斤,除了光照条件不足影响光合产量外,三麦根部渍害是造成营养不良、后期早衰、根部坏死,致使三麦减产失收的根本原因。因此,对低湿涝渍的潜育土壤的改良治理,在大型水利工程妥善解决的同时,必需十分重视农田内部影响三麦生长的涝渍问题。

三麦在冬季雨水稀少季节,由于脱潜以后,耕层水分减少时,土体进行有规则的收缩,收缩率达46.1%。耕作层以下逐渐形成棱块状结构,棱角锋利,裂隙纵横交错,结构体内部非常紧实,容重可高达1.4克/立方厘米以上,水分不易渗进,多在裂隙间漏掉,渗透参数7.8毫米/分,严重漏水漏肥,作物根系不易穿插扎入,很难吸收土体内部养分,造成冬季缺水根拔而受冻害。

近年来由于有机肥料投入减少,河塘泥不再施用,低洼土壤养分严重失调,不仅有机质减少,而且磷钾日益入不敷出,因此,要改良和提高土壤肥力,必须采取综合措施:

一是继续积极改善水利设施。稻季保证不受洪灾涝害,旱季外河水位应当降低到常年地下水位以下50~70厘米,在原有脱潜层以下再降20~30厘米,逐步达到潴育型水稻土的地下水位。同时,加强圩内水系治理,保证能灌能排能降,保证沟渠之间通畅。

二是加速土体内排水。20世纪70年代苏南各地低洼水稻土开设暗管排水,有的设永久性地下暗管,有的采用鼠道犁打洞,与明沟配套应用,都取得了良好的效果。

三是因地制宜,合理安排作物茬口。适当多种耐湿作物油菜,高亢地段多种三麦,这样合理搭配后可以避免多雨寡照年份而导致减产失收的风险。为了增加作物茬口,提高复种指数,在油菜后种一季养地作物如瓜、豆等,以增加经济收益,同时,对用不完的养分,例如磷素,留给豆后稻、瓜后稻田,可以降低农本,增加产量。

四是增加投入。除了增加泥肥的施用外,目前迫切需要增加有机物质的投入,将油菜秸还田,增加了土壤有机无机养分,疏松了土壤,改善了土壤结构,同时也消除了田块距离村庄较远而造成的肥力差异。在普遍增加有机质还田的基础上,增施磷钾肥,促进当季增产,特别是旱作三麦油菜上。

总之,低洼地区的潜育、脱潜型水稻土目前产量水平仍然较低,如果继续加以认真的改良,采取综合的措施,将地下水进一步降低,增加土壤养分,合理轮作,采用耐湿作物和耐湿品种等一系列技术措施,那么,这类土壤仍将会发挥较大的增产作用。


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