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漂洗型水稻土

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漂洗型水稻土

来源:江苏省志-土壤

漂洗型水稻土是在强度淋溶漂洗条件下形成的一个具有漂洗层,即“白土层”的一类水稻土,凡是具有这一层段的水稻土称为漂洗型水稻土。“白土层”并不是水稻土发育形成过程中的一种必然现象,它既有地质背景的影响,又有水稻土的形成过程中所产生的特征。白土层呈浅灰、白灰、灰白色,并夹有锈纹锈斑或铁锰结核。粘粒和铁的含量很低。铝铁率很高,说明白土层铁的还原淋溶作用很强。此层厚一般在10~20厘米。紧接白土层以下有多量铁淀积。白土肥力很低,有机质、氮、磷、钾缺乏,是太湖流域有名的低产土壤。

关于白土层的形成,说法不一。周传槐认为太湖流域的母质因素(二次沉积)和人工灌溉是形成白土层缺乏粘粒和铁质的原因。于天仁等[40]认为江苏太湖平原水稻土中白土层的形成是过去表面潜育的结果,而不是现代水稻土形成过程的产物。徐琪[41]则认为白土型水稻土与红棕色风化壳有关,这些母质游离铁锰含量很低,老化程度也很低,容易还原活化而淋溶,在人工灌溉影响下的机械淋溶和化学淋溶作用促成了白土层的形成。朱莲青认为太湖白土是地质作用过程中一种湖积物的残留征状。经南京土壤研究所鉴定,白土层的重矿物与本身的黄土母质极相似,白土层土壤继承了下蜀黄土母质的原生矿物组成特点。第二次土壤普查野外观察发现,在同一高程下,有黄泥土、白土的图斑截然分开;在同一田块内,白土层与其以下土层的接触面,呈波浪形交接。很显然,白土层原地漂洗、潜育和外来异源母质沉积的说法都有一定的道理。

(一)分  布

我省漂洗型水稻土即白土,是太湖流域水稻土中一类重要的土壤,多分布于太湖周围地势稍高的高平田地区,以及平原向丘陵过渡地区。全省共有247.02万亩,其中上位白土即白头土139.58万亩,肥力最差,中位白土即白土心39.76万亩,下位白土23.37万亩,对生产影响较小。黄泥白土是白土向黄泥土过渡类型,42万亩,是肥力较高者。此外,还有乌泥底白土2.3万亩,即白土层以下为乌泥,或埋藏乌泥层,这种类型与湖白土相差不多,只是白土层不厚,远不如湖白土剖面中白土厚度,大多超过40厘米以上。漂洗型水稻土主要是指一级阶地的白土,位置均较黄泥土高,无锡县的白土多在5~6米,厚层白土最高,白土头略次,平均4米左右,高平田地区4.6~6.5米。黄泥土处于黄泥白土之下,高平田地4.6米,低平田地4.4米。由此可见,海拔4.6米以下的高程,不易形成白土层。太湖沿岸的白土所处的高程为1.3~1.4米;太湖东南的青紫泥白土、青泥白土也只有1.2~1.5米,而广大的白土与黄泥白土均高于1.5米以上,而且与太湖沿岸白土的间隔距离很大,不同于现代湖成白土。

(二)形态特征

剖面号: TC-4。

日  期: 1986年12月22日。

地  点: 武进县运村,县农科所。

纬  度: 31°46′N。

经  度: 119°57′E。

地  貌: 平原。

海  拔: 5~10米。

气  温: 15.3℃。 夏季26.9℃。 冬季3.7℃。

降水量: 1090毫米。 季节性人为过潮湿土壤水分状况。

地下水位: 离地表1米。

排水状况: 不畅。

土地利用: 水稻田,冬种小麦。

母  质: 黄土性湖积物。

剖面描述:

Aa 0~20厘米棕色(10YR4/4,湿态),间有黄棕色(10YR5/8,湿态),斑纹,小核状结构,有少量鲜红棕色(2.5YR5/8,湿态),Fe-腐殖质胶膜,粉质粘壤土,润时结持疏松,多细孔隙和细根,pH6.1。

Ap 20~33厘米灰黄棕色(10YR4/2,湿态),间有少量棕色和暗棕色(10YR4/6和10YR3/3,湿态),斑纹,大块状结构,有鲜红棕色(2.5YR5/8,湿态),Fe-腐殖质胶膜,粉质粘壤土,润时结持很坚实,pH7.7。

P 33~41厘米灰黄色(5Y6/3,湿态),间有鲜红棕色(2.5YR5/6,湿态),斑纹,块状结构,有少量灰粘膜,粉质粘壤土,湿时结持稍粘着,pH7.7。

E 41~60厘米灰色(5Y6/1,湿态),间膛和量鲜红棕色(2.5YR5/6,湿态),斑纹,块状结构,有很多灰粘膜,粉质粘壤土,湿时结持粘着,pH7.7。

W1 60~100厘米暗灰黄色(2.5Y5/2,湿态),间有少量红棕色,(2.5YR4/6,湿态),斑纹,大团块状结构,多灰粘膜,粉质粘土,湿时结持粘着,pH7.7。

W2 100~135厘米黄灰色(2.5Y5/1,湿态),间有红棕色(2.5YR5/6和2.5YR3/3,湿态),斑纹,大团块结构,粉质粘壤土,湿时结持粘着,有极少量软质Fe-Mn结核,pH7.8。

(三)理化性状

1.颗粒组成和物理性质

白土层质地比较轻,其主要特点是粗粉砂含量高,一般均在400克/公斤以上(表8-23)。土壤的淀浆板结性对作物生长有着很大影响。据研究,土壤的淀浆板结性与有机质、粉砂粒含量和粉砂与粘粒含量之比有关(表8-24),以此可以区别各种土壤的耕性与适种性。

表8-23  漂洗水稻土(白土)的机械组成(TC-4)

(单位:g/kg,粒径:mm)

深度
(cm)
2~11~0.50~0.50.5~
0.25
0.25~
0.10
0.10~
0.05
0.05~
0.01
0.01~
0.005
0.005~
0.002
<0.002
0~20
20~33
33~41
41~60
60~100
100~135
0
6
43
11
3
11
2
3
11
9
4
1
2
3
11
9
4
1
2
2
3
6
1
0
2
2
5
4
3
1
36
12
4
46
25
33
440
449
379
380
314
371
135
120
117
76
102
131
74
93
110
98
122
92
309
313
328
370
426
370

表8-24  土壤淀浆板结性指标

有机质含量(g/kg)粉砂含量(g/kg)粉粒
粘粒
淀浆板结性
<10
10-20
>20
≥40
40≥
40≥
≥2
≥1.5
≥1.5



漂洗型水稻土的耕层容重一般都在1.24~1.25克/立方厘米,属于正常范围,但白土层的容重却很高,为1.54~1.56克/立方厘米,孔隙也很小。总孔隙度耕层一般大于50%,为50.6%~53.6%,白土层普遍很少,为42.7%~43.1%。非毛管孔隙耕层一般都大于5%,为5.3%~6.6%,而白土层仅为3.4%~3.8%,个别到4.6%,可见通气不甚通畅。

2.白土土体的化学性质

白土的土体全量测定,各地白土层的硅铝率都在11.7以上(表8-25)。

表8-25  白土剖面及白土层的化学性质[42]

采集地点深度(cm)有机质
(g/kg)
pH
(H2O)
阳离子交换量
[cmol(+)/kg]
土体化学组成(g/kg)分子量
SiO2Al2O3Fe2O3TiO2SiO2
Al2O3
SiO2
Fe2O3
SiO2
R2O3
无锡八士24~50
(E)
0.4014.0078511440.18.211.714.469.55
武进槽桥20~40
(E)
0.2810.167229032.313.644.3711.10
无锡前洲20~37
(E)
0.3610.267869232.314.524.4711.87
常熟大义47~54
(E)
0.3613.8075810442.112.393.879.85
宜兴南丰16~35
(E)
0.4110.327948531.115.894.2912.88
吴县金山
02
(黄泥白土)
0~19
19~28
28~34
(E)
34~61
61~95
2.94
2.11
0.53

0.57
0.42
5.5
6.5
6.9

7.0
6.6
16.6
17.4
25.9

29.9
25.4
753
760
694

699
701
148
136
194

187
172
55.9
58.4
64.0

74.8
69.6
8.64
9.11
8.88

7.82
8.90
8.65
9.50
6.08

6.35
6.93
4.15
4.23
4.75

3.92
3.88
6.97
7.68
5.02

5.06
5.51

一般认为,土壤颗粒愈细,二氧化硅含量愈低,氧化铁和氧化铝的含量愈高,从表8-26中可以看出,白土层土壤各粒级的化学组成则不然,砂粒级(1~0.05毫米)的二氧化硅含量反而较粉粒级(0.05~0.002毫米)和粘粒级(<0.001毫米)中的二氧化硅含量低。从剖面记载中可见,白土剖面都含有小铁锰结核。据推测,可能是由于砂粒级本身包含有之,或是起源土壤残留,或是由水稻土形成过程中产生的“铁锰砂”,因此,该粒级含量高。说明白土层土壤中砂粒级颗粒不是全由二氧化硅所组成。

表8-26  无锡白土层的化学性质[43]

颗 粒颗粒含
量(%)
阳离子交换量
(cmol(+)/kg)
全量组成(g/kg)分子率
SiO2Al2O3Fe2O3TiO2烧失量SiO2
Al2O3
SiO2
Fe2O3
SiO2
R2O3
全 土 14.00785.0113.940.18.228.411.724.469.57
粗砂粒
细砂粒
0.6
2.7
10.19
7.47
366.2
672.5
73.1
59.5
397.8
212.4
4.3
4.7
83.2
42.0
8.52
19.21
0.31
0.44
1.88
5.87
粗粉粒
中粉粒
细粉粒
49.0
15.4
6.8
0.56
1.48
3.43
888.2
860.9
827.3
55.1
69.8
92.7
7.5
10.8
17.2
6.1
11.4
9.8
2.7
6.2
13.7
27.40
20.97
15.17
11.53
10.14
8.45
25.25
19.08
13.57
粗粘粒
细粘粒
2.5
23.0
8.77
54.82
738.6
535.4
148.6
280.9
33.2
116.6
16.1
10.8
29.7
96.6
8.45
3.24
7.02
3.78
7.40
2.56

另外,从各粒级颗粒的阳离子交换量可知细粘粒最高,所以<0.001毫米粘粒含量越高,交换量也越高,砂粒中以粗砂粒的阳离子交换量仅次于细粘粒,也比细砂量的交换量高。

(四)农业利用与改良

漂洗型水稻土的肥力状况随着生产条件的改善,农业生产发展水平的进步而不断提高。第一次土壤普查时,白土是太湖流域限制农业生产发展的主要低产土壤之一,在生产上的主要障碍因子是淀浆板结,迟发早衰不立苗,养分含量低,易滞水涝渍。经过20多年的不断努力,白土肥力水平在原有基础上大有提高,稻麦产量成倍增长。当然,相对来说,仍然落后于黄泥土等高产稳产水稻土。

白土养分贫乏,其自然生产率也低。白土的基础地力产量最低,白土来自土壤的养分最少。另一方面,一旦合理投入,白土的报酬率也高,根据生产中的一般经验认为,白土对稻麦高产所需的投入要比黄泥土等相应要多。

据第二次土壤普查资料统计(表8-27),随着白土层出现的高度增高,而养分依次递减,上位白土的白头土养分最少,有机质和全氮的含量都小于中位白土的白土心,更小于黄泥白土,对于白土所处的土区,其土壤组合中的各种土壤养分也不一样,一般的白土均较黄泥土差,其产量水平比黄泥土要低一成。

表8-27  白土各土种农化性状统计[44]

土名层次 代号厚度 (cm)pH (H2O)有机质 (g/kg)全氮 (N, g/kg)全磷 (P, g/kg)速效磷 (P, mg/kg)全钾 (K, g/kg)速效钾 (K,mg/kg)阳离子交换量 (cmol(+)/kg)
白土头
(上位)
Aa
Ap

13
12
24
51
6.6
7.0
7.2
7.2
19.6
15.1
5.9
4.9
1.30
1.01
0.53
0.46
0.38
0.34
0.26
0.25
6
5
3
2
13.36
12.90
13.14
12.78
82
72
63
83
16.5
15.5
14.0
19.9
白土心
(中位)
Aa
Ap


12
12
12
18
44
6.3
6.8
7.2
7.3
7.3
21.5
16.2
10.6
5.6
4.4
1.32
1.03
0.67
0.42
0.42
0.43
0.39
0.34
0.24
0.21
8
6
5
4
2




79
70
66
60
87
15.2
15.6
18.0
12.5
21.0
黄 泥
白 土
Aa
Ap


13
11
17
9
50
6.3
6.9
7.1
7.2
7.2
24.4
19.1
11.6
3.8
5.0
1.46
1.12
0.75
0.35
0.44
0.39
0.37
0.38
0.23
0.23
6
5
6
3
3
17.25
15.98
14.32
14.36
14.05
66
62
60
53
88
17.6
18.5
17.4
13.5
23.4

白土的障碍因素:一是有滞水层,小麦易受渍害;二是粗粉砂含量高,容易淀浆板结,紧实度和容重高,不通气,根系难于伸展;三是养分含量较少,难以满足作物需要不断供给的营养元素。针对以上问题,对白土改良采取移位深沟埋草,高垅和稻田密沟深窝养鱼的方法改良白土,效果很好。

对于上位白土,采用增施有机肥与高垅深沟相结合的办法来改良白土,即小麦播种前在稻板茬上开20~33厘米宽、30~35厘米深的墒沟,上覆以稻草,稻草上再覆盖沟土,沟内白土层裸露于外,接受自然风化。麦收后在沟内埋草,每亩150公斤,然后耕翻上水栽秧,1年宽30余厘米,3~4年即改良一遍,使白土层有机质增多,逐渐下移。水稻增产幅度大。

此外,恢复施用传统的泥肥和猪厩肥,可以减少粗粉粒的相对含量,不仅增加了泥肥有机无机养分,更重要的是可以改善土壤颗粒的机械组成,有利于克服淀浆板结的不良性状。

白土不仅供氮水平低,供氮强度低,磷钾供应也不足,单施氮肥产量也不高,配施磷钾肥后,作物增产幅度变大。据宜兴市在白土上试验,氮磷、氮钾、氮磷钾的小麦亩产分别为154公斤、170公斤、212公斤,比单施氮肥分别增产21.65%、33.86%、66.93%;水稻亩产分别为463公斤、527公斤、540公斤,分别比单施氮肥的增产6.49%、21.11%、24.14%,可见配施磷钾以后,氮磷钾的效果可以尽数发挥。

白土在1960年曾作为江苏省重要低产土壤加以改良,许多重大措施都与白土本身的理化性状密切相关,因而取得比较好的改良效果。与第一次土壤普查对比,白土面积明显减少,低产性状也有很大改善。例如,白土滞水、板结、瘦瘠的病根,普遍注意农田内部排水,增施泥肥、猪灰,扩大绿肥种植面积等,对改良白土、发挥白土的增产作用起到了积极效果,从近年绿肥面积锐减、草塘泥绝迹的情况看,不仅对白土改良不利,也不利于良性农业生态体系的建立。因此,必须广泛宣传,大力提倡,发扬传统农业的优良作用,在对农业实行倾斜政策和大力扶持的前提下,重点推广机械吸喷泥肥、猪厩肥、经济绿肥等有机肥料的施用,促进和提高土壤肥力,使白土板结滞水,养分贫乏等性状进一步改善。


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