韓光中黃來(lái)明李山泉陳留美

（1 內(nèi)江師范學(xué)院地理與資源科學(xué)學(xué)院，四川內(nèi)江 641112）

（2 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101）

（3 邢臺(tái)學(xué)院地理系，河北邢臺(tái) 054001）

（4 遵義師范學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，貴州遵義 563002）

水耕人為土磁性礦物的生成轉(zhuǎn)化機(jī)制研究回顧與展望*

韓光中1黃來(lái)明2李山泉3陳留美4?

（1 內(nèi)江師范學(xué)院地理與資源科學(xué)學(xué)院，四川內(nèi)江 641112）

（2 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101）

（3 邢臺(tái)學(xué)院地理系，河北邢臺(tái) 054001）

（4 遵義師范學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，貴州遵義 563002）

隨著環(huán)境問(wèn)題的日益突出，人為活動(dòng)對(duì)土壤的影響越來(lái)越深刻，需加強(qiáng)對(duì)“人為作用”的研究以便解釋現(xiàn)代土壤磁性的過(guò)程和變化。水耕人為土在發(fā)育過(guò)程中人為作用的方式多種多樣，明確其磁性礦物的生成和轉(zhuǎn)化機(jī)制及其影響因素有利于理解人為活動(dòng)對(duì)現(xiàn)代土壤磁性的作用。但目前水耕人為土磁學(xué)研究還比較零散，缺乏系統(tǒng)性，已有研究結(jié)果有待深入梳理。本文對(duì)已有的相關(guān)研究報(bào)道，包括水耕人為土磁性參數(shù)的演變特征、磁性礦物的生成轉(zhuǎn)化機(jī)制以及對(duì)成土因素的響應(yīng)等進(jìn)行綜合評(píng)述。最后，對(duì)當(dāng)前研究的不足和存在問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)研究方向進(jìn)行了展望，以期有助于環(huán)境磁學(xué)的發(fā)展。

水耕人為土；磁性礦物；土壤發(fā)生；成土因素

隨著環(huán)境問(wèn)題的日益突出，人為活動(dòng)對(duì)土壤的影響越來(lái)越深刻［1-7］。在這樣的背景下需要加強(qiáng)“人為作用”的研究以便解釋現(xiàn)代土壤磁性的過(guò)程和變化。水耕人為土屬于人工半水成土或水成土，在發(fā)育過(guò)程中人為作用的方式多種多樣［8-9］。明確其磁性礦物的生成和轉(zhuǎn)化機(jī)制及其影響因素有利于理解人為活動(dòng)對(duì)現(xiàn)代土壤磁性的作用。針鐵礦是成土過(guò)程的最終產(chǎn)物［10］，而水鐵礦是磁性礦物生成轉(zhuǎn)化重要的中間產(chǎn)物［11-17］，它們的生成和轉(zhuǎn)化過(guò)程對(duì)完善現(xiàn)代環(huán)境磁學(xué)理論至關(guān)重要，但目前這方面的研究還很缺乏。鑒于針鐵礦和水鐵礦也是水耕人為土中常見(jiàn)的磁性礦物［18-19］，本文將對(duì)水耕人為土磁性礦物生成和轉(zhuǎn)化機(jī)制以及對(duì)成土因素的響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行綜述，并對(duì)當(dāng)前研究存在的主要問(wèn)題及研究方向進(jìn)行探討，以期有助于環(huán)境磁學(xué)的發(fā)展。

1 水耕人為土磁性

1.1 水分狀況和磁性剖面特征

中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)將具有人為滯水水分狀況，且具有水耕表層和水耕氧化還原層的土壤定義為水耕人為土［8］。水耕人為土可起源于不同類(lèi)型的土壤，雖受前身土壤的影響，卻又有著獨(dú)特的成土過(guò)程。在水耕條件下，由于難透水犁底層的存在，耕作層和犁底層至少有3個(gè)月被灌溉水或人為截留的徑流水和雨水飽和，并呈還原狀態(tài)［9］。其中還原態(tài)鐵、錳可透過(guò)犁底層淋溶至水分不飽和的心土層中氧化淀積［8］?？梢哉f(shuō)人為滯水水分狀況及其相應(yīng)的由氧化還原過(guò)程導(dǎo)致的氧化鐵的轉(zhuǎn)化與再分配是水耕人為土發(fā)育過(guò)程中最重要的現(xiàn)象，它決定了水耕人為土剖面形態(tài)和亞類(lèi)歸屬［20-22］。同樣，水

* 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41401235和41401238）和國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（X201306）資助 Supported by the Natural Science Foundation of China（Nos. 41401235 and 41401238）and National Innovation Experiment Program for University Students（No. X201306）

? 通訊作者 Corresponding author，E-mail：lmchen@issas.ac.cn

圖1 不同水分類(lèi)型水耕人為土剖面氧化還原電位（Eh）和磁化率隨時(shí)間的變化（數(shù)據(jù)來(lái)自文獻(xiàn)［23-24，26］）Fig. 1 Temporal variation of Eh and magnetic susceptibility in the paddy soils relative to soil water regime （data cited from references［23-24，26］）

1.2 水耕人為土磁性礦物生成和轉(zhuǎn)化機(jī)制

土壤磁性狀物的生成和轉(zhuǎn)化機(jī)制目前有干濕交替的“發(fā)酵機(jī)制”［11，16］、燃燒機(jī)制［27］、生物成因［28-31］、土壤淋溶淀積對(duì)磁性礦物稀釋或富集［32］及人為成因［33］等。目前越來(lái)越多的研究結(jié)果支持次生成土作用是引起土壤磁性增強(qiáng)的主要原因［13，34-37］，特別是水鐵礦—類(lèi)磁赤鐵礦—赤鐵礦這一轉(zhuǎn)化路徑的提出和反復(fù)驗(yàn)證，促進(jìn)了土壤磁學(xué)性質(zhì)的解譯。水耕人為土屬于人工半水成土或水成土，其氧化鐵礦物一方面繼承了起源土壤的一些特點(diǎn)，另一方面由于長(zhǎng)期水耕熟化的影響會(huì)發(fā)生一系列明顯變化。

水耕人為土水耕表層磁性的損耗是一個(gè)普遍現(xiàn)象［24，26，38-42］。淹水培育試驗(yàn)表明土壤還原可引起磁化率的降低，淹水還原15d內(nèi)磁化率基本無(wú)變化，第30～70d磁化率顯著降低，90d后磁化率基本沒(méi)有變化，保持在較低的水平；整個(gè)培育試驗(yàn)中第四紀(jì)紅黏土發(fā)育的富鐵土磁化率損失率達(dá)78%，沖積物上發(fā)育的富鐵土損失率達(dá)80%；進(jìn)一步試驗(yàn)表明還原過(guò)程中磁化率的降低還與pH密切相關(guān)，pH越低，其磁化率降低越明顯（圖2）［18，42］。上述磁性的降低可能主要是由還原作用下亞鐵磁性礦物的溶解破壞造成的［34，43］。種稻后的土壤環(huán)境不利于赤鐵礦的生成，這是因?yàn)橹芷谛缘难退雇寥篮茈y形成利于水鐵礦脫水的高溫干旱環(huán)境。種稻土壤已有的赤鐵礦也會(huì)因厭氣還原環(huán)境下的溶解破壞［44］而逐漸降低［24］。綜上，在厭氣還原條件下，水耕表層中亞鐵磁性礦物（包括磁鐵礦和磁赤鐵礦）和赤鐵礦在短時(shí)間內(nèi)就大部分向纖鐵礦、針鐵礦及水化形態(tài)轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致土壤磁性降低（圖3）。

圖2 富鐵土淹水培育實(shí)驗(yàn)中Eh和磁化率隨時(shí)間的變化（數(shù)據(jù)來(lái)自文獻(xiàn)［42］）Fig. 2 Temporal variation of Eh and magnetic susceptibility in the Ferrisols during waterlogging incubation experiments（data cited from reference ［42］）

圖3 水耕人為土磁性礦物的生成轉(zhuǎn)化機(jī)制（根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)［10，18-19，24-25，42，47］總結(jié)）Fig. 3 Mechanisms for formation and transformation of magnetic minerals in the paddy soils（summarized based on reference ［10，18-19，24-25，42，47］）

下層土壤磁性礦物的變化要復(fù)雜的多。在厭氣條件下，耕作層氧化鐵被還原、絡(luò)合活化，具有移動(dòng)性，可在犁底層下的氧化區(qū)重新氧化結(jié)晶，形成膠膜、結(jié)核、斑紋等。這是水耕人為土剖面形態(tài)發(fā)育最重要的特征之一，同時(shí)伴隨氧化鐵礦物的生成轉(zhuǎn)化。在水耕人為土中，纖鐵礦與針鐵礦通常共存，二者的相對(duì)含量主要取決于土壤環(huán)境條件。和Al3+會(huì)抑制纖鐵礦的生成而利于針鐵礦的生成［45-46］。此外，土壤pH對(duì)磁性礦物的生成也有很大的影響。合成實(shí)驗(yàn)表明pH在5～6范圍內(nèi)，F(xiàn)e2+慢速氧化，可生成磁鐵礦（可能也還有少量的磁赤鐵礦）［18-19］；pH = 7時(shí)，硅濃度增加和鋁含量相對(duì)減少到某一程度后，也可生成磁赤鐵礦［46］。這樣看來(lái)，水耕人為土下層如果具備了亞鐵磁性礦物形成的條件，會(huì)有亞鐵磁性礦物的生成。Han和Zhang［24］的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)，這可能代表著土壤下層的一種磁性增強(qiáng)機(jī)制。Han和Zhang［24］同時(shí)也指出，隨著淹水時(shí)間的增長(zhǎng)，下層土壤的氧化區(qū)會(huì)逐漸變?yōu)檫€原環(huán)境，這又會(huì)導(dǎo)致亞鐵磁性礦物破壞；種稻土壤下層磁性可能主要和亞鐵磁性礦物的生成與破壞的平衡有關(guān)，當(dāng)新生成的亞鐵磁性礦物大于破壞的，亞鐵磁性礦物則表現(xiàn)為上升，反之，則表現(xiàn)為下降。水耕人為土黏粒中的亞鐵磁性礦物更容易被破壞，而新生的亞鐵磁性礦物也主要集中在黏粒級(jí)別［24，42］。需要注意的是，水耕人為土土壤溶液中通常含有大量離子，上述過(guò)程形成的磁性礦物也許不是純凈的磁鐵礦或磁赤鐵礦，而往往含有雜質(zhì)替代，因此在今后研究中，需要關(guān)注磁性礦物與其他離子的交互作用。

2 水耕人為土磁性礦物對(duì)成土因素的響應(yīng)

2.1 母質(zhì)

土壤母質(zhì)或起源土壤對(duì)水耕人為土磁性的影響主要有四個(gè)方面。第一，起源土壤的磁性是水耕人為土磁性的“本底”。起源土壤中的亞鐵磁性礦物和赤鐵礦的磁學(xué)特性實(shí)際上決定了水耕人為土的磁性背景值。第二，母質(zhì)或起源土壤決定了水耕人為土可供生成鐵氧化物的鐵的多少。第三，母質(zhì)或起源土壤影響鐵氧化物的輸入，從而影響土壤磁性礦物的含量。例如地勢(shì)較低的水耕人為土，如果周?chē)寥赖膩嗚F磁性礦物含量高，會(huì)有一定的亞鐵磁性礦物隨灌溉水或者雨水進(jìn)入土壤。此類(lèi)輸入的鐵氧化物較少且主要集中在耕作層，因此不會(huì)是影響水耕人為土磁性的主要因素。第四，母質(zhì)或起源土壤的特性是影響土壤磁性礦物特別是針鐵礦和纖鐵礦生成轉(zhuǎn)化的重要因素。如，因CO32-和Al3+對(duì)纖鐵礦生成的抑制作用，在石灰性水耕人為土或強(qiáng)酸性水耕人為土中纖鐵礦含量極少。

2.2 氣候和生物

人為水耕改變了成土因素，長(zhǎng)期淹水和土壤溫度趨于平穩(wěn)，在一定程度上超越或改變了自然成土因素的影響和控制，具有很強(qiáng)的人為特征，會(huì)大大減小氣候?qū)ν寥腊l(fā)生的影響［8］。因此氣候不是影響水耕人為土磁性礦物演化的主要因素。但從全國(guó)范圍看，受氣溫、降水等綜合影響，淹水還原作用有自北向南的增強(qiáng)趨勢(shì)［23］，對(duì)水耕人為土亞鐵磁性礦物的還原溶解可能存在一定的影響。

一般認(rèn)為有機(jī)質(zhì)可促進(jìn)土壤中次生亞鐵磁性礦物的生成［12，34］并妨礙磁赤鐵礦的老化，使之不易轉(zhuǎn)化為赤鐵礦［48］。而水耕人為土中的有機(jī)質(zhì)在淹水后可加速厭氣還原的進(jìn)程并加深其強(qiáng)度［49］，從而不利于亞鐵磁性礦物的保存以及土壤磁性的增強(qiáng)［24］。植物可通過(guò)改變根際環(huán)境來(lái)改變微生物和磁性礦物之間的相互作用，改變土壤的酸堿性，從而增強(qiáng)或者減弱特定的成土作用，影響土壤中磁性礦物的生成和轉(zhuǎn)化［50］。如稻田間根系的呼吸作用或有機(jī)質(zhì)分解釋放大量CO2，有利于針鐵礦的形成。微生物可通過(guò)兩種礦化途徑形成磁鐵礦［28］。第一是生物誘導(dǎo)礦化作用，如異化鐵還原菌和硫還原菌能夠在細(xì)胞以外生成大量結(jié)晶形態(tài)和粒度差異很大的磁性礦物顆粒。第二是通過(guò)生物化學(xué)控制在體內(nèi)產(chǎn)生磁鐵礦，如趨磁細(xì)菌可以在體內(nèi)產(chǎn)生磁小體鏈。但水耕人為土中這方面的研究還十分缺乏，今后需加強(qiáng)。

2.3 地形和水文

地形地貌可影響熱量和雨量以及成土母質(zhì)的再分配，進(jìn)而影響土壤磁性礦物的轉(zhuǎn)化和再分配［51］。為了方便水稻栽培，人們因地制宜地平整土地和修筑梯田，改變了土壤原有的形成條件，季節(jié)性的灌溉改變了土壤水分狀況導(dǎo)致氧化還原交替進(jìn)行［8］，進(jìn)而影響或決定水耕人為土磁性礦物的生成和轉(zhuǎn)化。水耕人為土的排水性和地下水位等也可影響土壤的氧化還原環(huán)境［23］，從而影響或決定水耕人為土磁性。甚至可以說(shuō)淹水時(shí)間的長(zhǎng)短和還原程度是水耕人為土亞鐵磁性礦物變化的主控因素［24-25］。

2.4 時(shí)間

此處的“時(shí)間”，不是指土壤發(fā)育的歷史，實(shí)際只代表耕種活動(dòng)的歷史。水耕人為土形成的各種過(guò)程受到自然成土因素和人為因素的共同影響，成土因素的組合錯(cuò)綜復(fù)雜。盡管如此，不同水分狀況、不同母質(zhì)起源的種稻土壤培育過(guò)程各異，但在人為耕作、灌溉、施肥的影響下，最終均可以發(fā)育成剖面結(jié)構(gòu)大體相似的水耕人為土［8］。水耕人為土?xí)r間序列研究也顯示水耕人為土磁化率隨著種稻年限增加剖面有均一化趨勢(shì)［24-25］。自然成土因素（如母質(zhì)、氣候，等）的影響作用隨著水耕時(shí)間的加長(zhǎng)逐漸減弱。

2.5 人為作用

在水耕人為土發(fā)育過(guò)程中人為作用的方式多種多樣，除了直接作用外，主要是通過(guò)影響和改變五大成土因素來(lái)影響或決定磁性礦物的生成和轉(zhuǎn)化（表1）。對(duì)母質(zhì)而言，主要是通過(guò)改變土壤物質(zhì)組成來(lái)影響土壤磁性礦物，如通過(guò)施用肥料、石灰、礦渣（如粉煤灰）、污灌、淤灌、洗鹽等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)；對(duì)地形而言，主要是通過(guò)修筑梯田，平整土地，人工堆積等措施來(lái)進(jìn)行；對(duì)氣候而言，主要通過(guò)人為措施消弱其對(duì)土壤發(fā)生的影響作用，如人為淹水、排水等改變土壤水分狀況等；在生物方面，主要通過(guò)人為淹水、施用經(jīng)微生物作用過(guò)的有機(jī)肥料或施用細(xì)菌肥料創(chuàng)造厭氧細(xì)菌繁育的條件促進(jìn)厭氧還原的進(jìn)程等。上述人為活動(dòng)在不同歷史時(shí)期是不同的，其作用也各不相同。近年來(lái)的土壤污染尤其是重金屬污染態(tài)勢(shì)日趨嚴(yán)重，需加強(qiáng)重金屬污染物和磁性礦物的互饋替代等方面的研究，更好地理解人為因素在土壤磁性礦物生成轉(zhuǎn)化中的作用。

表1 人為活動(dòng)通過(guò)影響五大成土因素來(lái)影響水耕人為土磁性礦物的生成轉(zhuǎn)化Table 1 Human activities affect magnetic minerals through the alteration of other soil forming factors in the paddy soils

3 結(jié)論與展望

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高強(qiáng)度的人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土壤的影響越來(lái)越深刻。深入研究受各種人為作用影響的水耕人為土的磁性變化，特別是其磁性礦物生成轉(zhuǎn)化機(jī)制，會(huì)給現(xiàn)代環(huán)境磁學(xué)帶來(lái)很多啟示，水耕人為土磁學(xué)研究迎來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。盡管如此，目前水耕人為土磁學(xué)研究還比較零星，缺乏系統(tǒng)性，一些問(wèn)題亟待解決。

（1）機(jī)理研究不足。水耕人為土磁性礦物成因復(fù)雜，受水分狀況、pH、Eh、有機(jī)質(zhì)、碳酸鈣、微生物和人為活動(dòng)等多種因素的交叉影響。不同區(qū)域、不同成土階段所受的影響因素也各不相同，今后應(yīng)加強(qiáng)機(jī)理研究。

（2）缺乏對(duì)針鐵礦、纖鐵礦和水鐵礦的定量化手段。環(huán)境磁學(xué)發(fā)展至今，已經(jīng)建立了一整套的磁學(xué)手段，厘定赤鐵礦、磁赤鐵礦和磁鐵礦的類(lèi)型、含量、晶粒大小等［10］（具體方法詳見(jiàn)文獻(xiàn)［52］），進(jìn)而判斷其來(lái)源。針鐵礦、纖鐵礦和水鐵礦是水耕人為土中最常見(jiàn)的礦物，它們的磁性和含量對(duì)理解水耕人為土成土過(guò)程中磁性礦物生成轉(zhuǎn)化機(jī)制至關(guān)重要。但由于它們本身磁性很弱，在自然樣品中，這些磁學(xué)特征往往被強(qiáng)磁性的磁鐵礦和磁赤鐵礦所掩蓋。而利用磁學(xué)參數(shù)所建立起來(lái)的定量指標(biāo)，例如硬剩磁、飽和等溫剩磁經(jīng)過(guò)交變退磁后的剩磁（退磁參數(shù)）等，因?yàn)槭艿匠C頑力譜分布變化［53］和部分矯頑力較高的亞鐵磁性礦物影響，其定量的可靠性也受到了質(zhì)疑。而且水耕人為土土壤溶液中離子濃度較高，磁性礦物常常受到替代的影響。例如針鐵礦晶格中鋁的含量可直接影響到礦物的磁學(xué)性質(zhì)、特征光譜的位置和強(qiáng)度［54］，從而為針鐵礦的定量研究帶來(lái)不確定性。如何更有針對(duì)性地研究針鐵礦、纖鐵礦和水鐵礦性質(zhì)，研發(fā)新的定量分析儀器、探索新的定量計(jì)算方法以及尋找合適的特征替代指標(biāo)，是當(dāng)前水耕人為土磁學(xué)乃至環(huán)境磁學(xué)研究的一個(gè)重要方向。

（3）很少結(jié)合土壤發(fā)生模擬實(shí)驗(yàn)。可能是由于試驗(yàn)耗時(shí)漫長(zhǎng)，目前研究很少將土壤磁性和水耕人為土發(fā)生模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起。如能將二者結(jié)合，建立磁性參數(shù)與水耕人為土發(fā)育的一些定性或定量關(guān)系模型，可為水耕人為土發(fā)育和管理提供一些特有信息。

（4）水耕人為土磁性數(shù)據(jù)庫(kù)缺失。目前大多數(shù)土壤調(diào)查仍側(cè)重于N、P、K營(yíng)養(yǎng)元素和質(zhì)地等基礎(chǔ)性指標(biāo)，而忽視土壤磁性數(shù)據(jù)，這造成了我國(guó)大多數(shù)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)缺失磁性數(shù)據(jù)。這在一定程度上制約了對(duì)已有數(shù)據(jù)庫(kù)的分析利用。沒(méi)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，將很難進(jìn)行更大范圍內(nèi)的多剖面研究和相互之間的比較研究，這也是制約土壤磁性應(yīng)用最核心的問(wèn)題。水耕人為土磁性數(shù)據(jù)庫(kù)乃至土壤磁性數(shù)據(jù)庫(kù)如何有序、快速建立是目前土壤環(huán)境磁學(xué)研究必須重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

（5）土壤分類(lèi)參考方面尚未形成合適的體系。水耕人為土磁性剖面可反映水耕人為土的水分狀況及氧化還原狀況等差異，因而有研究者嘗試?yán)盟藶橥链呕势拭孢M(jìn)行水耕人為土的分類(lèi)和診斷［19，42］。但目前這方面尚未形成合適的體系。一方面是因?yàn)樗藶橥链判詳?shù)據(jù)庫(kù)缺失，其制約了此類(lèi)基礎(chǔ)研究的開(kāi)展。另一方面是在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)中水耕人為土的診斷指標(biāo)多為定量化指標(biāo)，但如前文指出的，水耕人為土中主要磁性礦物針鐵礦、纖鐵礦和水鐵礦定量化尚有待提高，如何將磁性數(shù)據(jù)與其有機(jī)結(jié)合是目前尚未解決的難題，制約了磁性指標(biāo)在土壤分類(lèi)中的應(yīng)用。但土壤磁化率等參數(shù)在野外獲取相對(duì)簡(jiǎn)便、快捷，可在今后研究中嘗試將其作為土壤分類(lèi)的輔助指標(biāo)。

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（責(zé)任編輯：檀滿枝）

Review and Prospect of Researches on Production and Transformation of Magnetic Minerals in Paddy Soils during Pedogenesis

HAN Guangzhong1HUANG Laiming2LI Shanquan3CHEN Liumei4?
（1 College of Geography and Resources Science，Neijiang Normal University，Neijiang，Sichuan 641112，China）
（2 The Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research，Chinese Academy of Sciences Beijing 100101，China）
（3 Department of Geography，Xingtai University，Xingtai，Hebei 054001，China）
（4 College of Resources and Environments，Zunyi Normal University，Zunyi，Guizhou 563002，China）

With the problem of environmental deterioration becoming increasingly conspicuous and the impact of anthropic activities on soil formation getting more and more intense in recent decades，it is，therefore，essential to intensify the researches on the impact so as to explain processes of and changes in magnetism in modern soils. Hydragric Anthrosols（paddy soils）are defined as Anthrosols，and their formations are affected by human activities in various ways. Tillage and anthrostagnic moisture regimes are two major factors that control characteristics of the soil formation processes. However，so far only some scattered rather than systematic studies have been reported on how human activities induce changes in soil magnetism. Therefore，this paper is oriented to review or summarize all the findings of researches in this field，including characteristics of the evolution of parameters of magnetism in Hydragric Anthrosols，mechanisms of the formation and transformation of magnetic minerals and their responses to soil forming factors. Magnetic minerals in paddy soils，on one hand，inherit some of the features of their original soils and on the other，have undergone a series of apparent changes under the impacts of paddy cultivation. Water regime controlled the soil magnetic characteristics in the early stage of paddy soil formation，however，all different types of paddy soils could eventually develop into profiles similar in structure of magnetic susceptibility after longterm paddy cultivation. Most of the ferrimagnetic minerals and hematite in the anthrostagnic epipedon tended to reduce into goethite，lepidocrocite and/or their hydrated forms within a short term，while in the hydragric horizons（subsoils），the changes of magnetic minerals were more complicated and duration of artificial submergence and reduction degree were the major factors controlling changes of the ferrimagnetic minerals. In appropriate environment，F(xiàn)e2+got oxidized slowly，thus forming ferrimagnetic minerals，which may represent one mechanism for enhancement of magnetism in the subsoil. Ferrimagnetic minerals in clays in the paddy soil were susceptible to breakage，while newly formed ferromagnetic minerals were concentrated in soil aggregates of the clay fraction. In paddy soils，periodic submergence made it difficult for the soil to develop drought-stressed environment that could dehydrate ferrihydrite into hematite，which was usually reduced first in contrast to goethite under reducive conditions. Goethite and lepidocrocite often coexisted in paddy soils and their relative contents depended mainly on soil environment. Human activities affected or governed the formation and transformation of magnetic minerals in the paddy soil mainly through their impacts on natural soil forming factors（i.e.，climate，organism，parent material，relief，time）. However，the impactsreduced in degree with paddy cultivation going on. In the end，the paper summarized shortages and problems existing in current studies and prospected for directions of future researches in hope to help development of environmental magnetism.

Hydragric Anthrosols（Paddy soils）；Magnetic minerals；Pedogenesis；Soil forming factors

S153.2

A

10.11766/trxb201606130173

韓光中（1981—），男，山東費(fèi)縣人，博士，副教授，主要從事土壤發(fā)生與土壤退化研究。E-mail：hanguangzhong@163.com

2016-06-13 ；

2016-10-05； 優(yōu)先數(shù)字出版日期（www.cnki.net）：2016-10-28耕人為土磁性礦物也會(huì)受到上述過(guò)程的強(qiáng)烈影響，磁性在剖面中發(fā)生分異。從已有的研究結(jié)果來(lái)看，不同水分類(lèi)型水耕人為土氧化還原電位（Eh）的季節(jié)性變化不同［23］，從而導(dǎo)致不同水分類(lèi)型水耕人為土磁性剖面特征也有較大差異［24-25］。地表水型水耕人為土在水稻生長(zhǎng)季節(jié)水耕表層呈還原態(tài)，而其下土體很長(zhǎng)時(shí)間仍為氧化態(tài)；水稻收割后，土壤逐步落干，全剖面均呈氧化態(tài)［23］（圖1）。該類(lèi)型水耕人為土剖面上、下層磁化率呈明顯分異［24］（圖1）。種稻后上層土壤（水耕表層，包括耕作層與犁底層）的磁化率值明顯降低，不同種稻年限土壤之間沒(méi)有明顯變化；種稻后下層土壤（犁底層之下的氧化還原層，不包括漂白層）磁化率沒(méi)有上層降低明顯，種稻超過(guò)100 a土壤剖面下層仍有較高的磁化率值。良水型水耕人為土一年中處于還原狀態(tài)的時(shí)間要遠(yuǎn)超過(guò)地表水型（圖1），種稻后整個(gè)剖面的磁化率均有明顯降低，其中種稻只有50 a 土壤整個(gè)剖面磁化率值已經(jīng)很低，之后隨著種稻年限的增加略有降低，但幅度不大（圖1）。但隨著種稻年限的加長(zhǎng)，這兩種類(lèi)型水耕人為土最終發(fā)育成結(jié)構(gòu)相似的磁化率剖面構(gòu)型。