吳穎琦 姜佳燕 顧國平 章明奎

摘 要：分別從浙江省紹興市柯橋區(qū)和杭州市蕭山區(qū)選擇了9組水田與苗木地成對對比土壤和48個具不同苗木種植時間的系列土壤樣點，研究了種植苗木后水稻土水耕表層發(fā)生學性狀的變化。結(jié)果表明，水稻土種植苗木后，除土壤水分狀況發(fā)生改變外，水耕條件下形成的水耕表層特征也發(fā)生了明顯的變化。其中，犁底層消失、犁底層與耕作層的容重比變小及土壤結(jié)構(gòu)體表面銹紋銹斑下降可在種植苗木后較短時間內(nèi)發(fā)生;而土壤無定形氧化鐵含量下降及氧化鐵活化度的下降是1個連續(xù)變化的過程;最后水耕表層的特征完全消失。

關(guān)鍵詞：水稻土;水耕表層;苗木;氧化鐵;犁底層;變化

中圖分類號 S151;S159文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）20-0084-04

Abstract：Nine groups of paddy soils and nursery soils were selected from Keqiao District，Shaoxing City，Zhejiang Province，and 48 series of soil samples with different seedling plantation time were selected from Xiaoshan District，Hangzhou City，respectively. The changes of the genetic characteristics of paddy soils after seedling cultivation were studied. The results showed that after seedlings were planted in paddy soils，besides the change of soil moisture condition，the characteristics of anthrostagnic epipedon formed under the condition of water tillage also changed obviously. Among them，the disappearance of plough bottom，the decrease of bulk density ratio between plough bottom and tillage layer and the decrease of rust spots on the surface of soil structure could occur in a short time after planting seedlings，while the decrease of the content of amorphous iron oxide and the decrease of the activation degree of iron oxide in soil was a continuous process. Finally，the characteristics of anthrostagnic epipedon disappearred completely.

Key words：paddy soils;anthrostagnic epipedon;planting neusery;iron oxide;plow pan;change

水稻土是各種起源土壤（母土）或其它母質(zhì)經(jīng)過平整造田和淹水種稻，進行周期性灌溉排水、施肥、耕耘和輪作下逐步形成的一類人為土壤[1]。在長期、頻繁的淹水耕作下，該土壤剖面上部和下部分別形成了水耕表層（包括耕作層和犁底層）和水耕氧化還原層。淹水時，水耕表層上部亞層（耕作層）土壤因受水耕攪拌而糊泥化，土色偏暗;排水時，水耕表層的結(jié)構(gòu)面上可形成明顯的銹紋、銹斑，長期耕作的結(jié)果使水耕表層的下部亞層（犁底層）土壤容重對上部亞層（耕作層）土壤容重的比值較高，一般高于1.1;這些特征是鑒定水稻土的重要依據(jù)之一[2]。20世紀80年代以來，因經(jīng)濟發(fā)展需要，我國南方地區(qū)大面積的水田改種為蔬菜、苗木、瓜果等經(jīng)濟作物[3]。土地利用方式的改變明顯地影響土壤的水分管理和耕作方式，土壤剖面的氧化還原環(huán)境也發(fā)生了明顯的變化，由此引起土壤性質(zhì)的演變[4]，其中以水田改為果園或種植苗木的變化最為明顯。目前，有關(guān)水稻土形成過程中物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化及其發(fā)生演變已有較多的研究[5～7]，但對水稻土長期種植蔬菜、苗木、瓜果等經(jīng)濟作物后土壤性狀和發(fā)生學特征的變化關(guān)注較少[4，8，9]。為了解種植苗木后水稻土發(fā)生學性狀的變化，本研究通過田間觀察和室內(nèi)分析研究了苗木種植后水稻土水耕表層相關(guān)特征的影響，旨在為正確理解人為活動影響土壤性狀演變及劃分土壤類型提供依據(jù)。

1 材料與方法

分別在浙江省紹興市柯橋區(qū)和杭州市蕭山區(qū)選擇代表性區(qū)域，通過采集系列土壤樣品，對比分析種植苗木后水耕表層性狀的變化。在柯橋區(qū)境內(nèi)共選擇了的9組水稻田-苗木地對比土壤，它們分屬于浙江省土壤發(fā)生分類的9個土屬，用于比較的對照（稻田）和苗木地分布相鄰，距離在10～120m，屬于相同制圖單元（發(fā)生分類的土屬），種植苗木時間在10～25年（表1）。每個觀察點（稻田和苗木地）各選擇4個重復(fù)樣點，觀察水耕表層（或相當于原水耕表層）的形態(tài)特點，并采樣分析。因種植苗木后，土壤發(fā)生層發(fā)生變化，為了便于比較，每組苗木地觀察和采樣的土層劃分參考相鄰水田。另在蕭山區(qū)選擇了42塊發(fā)育于由海相沉積物上形成的滲育型水稻土（淡涂泥田）的苗木地用于研究不同苗木種植年齡（構(gòu)成了1個時間系列）對水耕表層的影響，種植苗木時間在2—30年之間;另同時采集6塊對照水田;所有研究田塊位于同一鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)，有較好的可比性。田間調(diào)查、剖面觀察、分層土樣的采集和土壤理化分析按中國土壤系統(tǒng)分類研究的相關(guān)要求進行[10～11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤容重和犁底層的變化 表2可知，種植苗木后原水稻土的水耕表層的土壤容重發(fā)生了明顯的變化。種植苗木后，原耕作層（相當于Ap1）的容重多趨增加，而原犁底層（Ap2，苗木地因已沒明顯的犁底層，本文指與水田犁底層對應(yīng)的土層）的容重卻呈現(xiàn)下降的趨勢。在研究的9組對比土壤中，有6組的耕作層容重明顯增加，3組變化不明顯;有3組犁底層容重明顯地下降，6組變化不明顯;但從平均容重可知，以呈現(xiàn)下降為主。Ap2與Ap1容重比值變化非常明顯，水田的該比值在1.12～1.26之間，全在1.10以上;而苗木地的該比值在0.95～1.07之間，在1.10以下;在9組對比點中，水田與苗木地Ap2與Ap1容重比值的差異有8組達到了顯著的差異。田間觀察也表明，在9組對比點的苗木地中，只有樣點8還保留5cm左右的犁底層物質(zhì)外，其它樣點中均無明顯的犁底層。苗木地犁底層的消失與土壤容重的變化與苗木地深耕有關(guān)，苗木生長需要較深的土層，犁底層的存在會影響土壤的排水和根系的生長。因此，種植苗木時常常需要深耕，破壞原水稻土中的犁底層。

2.2 土壤氧化鐵形態(tài)與新生體的變化 無論是耕作層還是犁底層，種植苗木后土壤活性鐵（無定形氧化鐵）發(fā)生了明顯的下降，與此同時，土壤氧化鐵的活化度也隨之下降（表3、4）。種植苗木后，耕作層中只有樣點1的土壤游離鐵明顯下降，而對于無定形氧化鐵和氧化鐵活化度則有7個樣點發(fā)生了明顯的下降;犁底層的土壤游離鐵有1個樣點（即8號樣點）發(fā)生明顯下降，而對于無定形氧化鐵和氧化鐵活化度則分別有7個樣點和5個樣點發(fā)生了明顯的下降。總體上，種植苗木后，水耕表層的游離氧化鐵只發(fā)生輕微下降（大多不明顯），而無定形氧化鐵卻發(fā)生了顯著的下降，這顯然與種植苗木后，土壤持水時間變短，土壤含水量下降，通氣性增加，發(fā)生了無定形氧化鐵向晶態(tài)氧化鐵的轉(zhuǎn)變等有關(guān)。

田間觀察表明（表5），種植苗木后，原水耕表層中氧化鐵新生體（包括銹紋、銹斑及含氧化鐵淀積的根孔）的數(shù)量明顯下降，多數(shù)樣點中完全消失。這顯然與種植苗木后的耕作破壞了原先水耕條件下形成的這些新生體有關(guān);而種植苗木條件下，因缺少了氧化還原交替變化的環(huán)境，新的氧化鐵新生體也不可能形成或恢復(fù)。

2.3 土壤總體變化 表6為9組調(diào)查地點不分土壤類型一并按水田與苗木地分類統(tǒng)計的結(jié)果。從中可知，由于不同土壤類型性狀的差異，一并統(tǒng)計后，許多屬性因變異較大，總體差異有所減小，統(tǒng)計上的差異有所減弱。但水田與苗木地之間的Ap2層與Ap1層容重比、Ap1層氧化鐵活化度（%）、Ap1層結(jié)構(gòu)面氧化鐵新生體（%）和Ap2層結(jié)構(gòu)面氧化鐵新生體（%）等仍有顯著的差異，這表明Ap2層與Ap1層容重比、Ap1層氧化鐵活化度（%）、Ap1層結(jié)構(gòu)面氧化鐵新生體（%）和Ap2層結(jié)構(gòu)面氧化鐵新生體（%）等性狀在水田改種苗木后具明顯的演變趨勢。

表6中平均變化幅度為水田轉(zhuǎn)變?yōu)槊缒镜睾笸寥佬再|(zhì)變化的相對百分數(shù)（以水田為參比，苗木地與對應(yīng)水田比較的變化）的平均值。從中可知，Ap1層容重和Ap2層游離鐵呈現(xiàn)增加的趨勢，平均增加分別為13.80%和了0.59%;而其它屬性卻呈現(xiàn)下降的趨勢，降幅以Ap1層結(jié)構(gòu)面氧化鐵新生體、Ap2層結(jié)構(gòu)面氧化鐵新生體、Ap1層無定形鐵、Ap2層氧化鐵活化度、Ap2層無定形鐵、Ap1層氧化鐵活化度和Ap2層與Ap1層容重比的變幅度最為明顯，在-15.99%～-98.77%之間。

2.4 種植苗木后水耕表層性狀的時序變化 在蕭山區(qū)選擇的同為淡涂泥田（其屬于發(fā)生分類的滲育型水稻土，系統(tǒng)分類的簡育水耕人為土）的42塊苗木地與6塊對照水田調(diào)查與分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計表明（表7），種植苗木后，土壤耕作層厚度呈現(xiàn)明顯增加，而犁底層（及其殘留土層）明顯變薄、甚至消失;0～15cm土層的容重增高，15～25/0～15cm（相當于犁底層/耕作層）容重比下降;結(jié)構(gòu)體表面的氧化鐵新生體減少或消失，無定形氧化鐵和絡(luò)全態(tài)氧化鐵含量下降，土壤氧化鐵活化度下降。這些變化趨勢基本上與以上柯橋區(qū)成對土壤的研究結(jié)果一致。

表8結(jié)果表明，研究的大部分土壤屬性與苗木種植時間存在顯著的相關(guān)性。表明隨著苗木種植時間的增加，一些土壤屬性也隨之變化。但不同土壤屬性的變化速率有所差異（圖1）。其中，耕作層厚度、犁底層消失、容重變化和結(jié)構(gòu)體表面銹紋銹斑下降可在較短時間內(nèi)完成，在5—10年時間內(nèi)發(fā)生明顯的變化，而土壤無定形氧化鐵和絡(luò)合態(tài)鐵含量及土壤氧化鐵活化度的下降是1個連續(xù)的過程，是不斷變化的。

3 結(jié)論

采用成對比較土壤樣點和不同種植時間的系列土壤樣點研究了種植苗木對水稻土水耕表層發(fā)生學性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，水稻土種植苗木后，水耕條件下形成的水耕表層特征發(fā)生了明顯的變化。水耕表層的新生體逐漸破碎、分散而變?。ㄉ伲詈笾饾u消失;而土壤中非晶態(tài)氧化鐵也逐漸向晶態(tài)轉(zhuǎn)變，土壤活性氧化鐵、絡(luò)合態(tài)鐵含量及氧化鐵的活化度明顯降低;犁底層變薄或消失。耕作層厚度、犁底層消失、容重變化和結(jié)構(gòu)體表面銹紋銹斑下降可在較短時間內(nèi)完成;而土壤有機質(zhì)、全氮、CEC下降、pH下降、交換性酸的增加、無定形氧化鐵和絡(luò)合態(tài)鐵含量及土壤氧化鐵活化度的下降和礫石含量的增加是一個連續(xù)的過程。

參考文獻

[1]浙江省土壤普查辦公室.浙江土壤[M].杭州：浙江科學技術(shù)出版社，1994：43-52，345-348.

[2]中國科學院南京土壤研究所土壤系統(tǒng)分類課題組，中國土壤系統(tǒng)分類課題協(xié)作組.中國土壤系統(tǒng)分類檢索（第3版）[M].合肥：中國科學技術(shù)大學出版社，2001.

[3]朱德峰，陳惠哲，張玉屏，等.浙江水稻生產(chǎn)現(xiàn)狀與對策[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2006，27（6）：470-472.

[4]方利平，章明奎.利用方式改變對水稻土發(fā)生學特性的影響[J].土壤通報，2006，37（4）：815-816.

[5]徐琪.論水稻土肥力進化與土壤質(zhì)量[J].長江流域資源與環(huán)境，2001，10（4）：323-328.

[6]程月琴，楊林章，孔荔璽，等.植稻年限對土壤鐵錳氧化物的影響[J].土壤，2008，40（5）：784-791.

[7]慈恩，楊林章，程月琴，等.耕作年限對水稻土有機碳分布和腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的影響[J].土壤學報，2008，45（5）：950-956.

[8]黃錦法，曹志洪，李艾芬，等.稻麥輪作田改為保護地菜田土壤肥力質(zhì)量的演變[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2003，9（1）：19-25.

[9]黃山，芮雯奕，彭現(xiàn)憲，等.稻田轉(zhuǎn)變?yōu)楹档叵峦寥烙袡C碳含量及其組分的變化特征[J].環(huán)境科學，2009，30（4）：1146-1151.

[10]中國科學院南京土壤研究所土壤系統(tǒng)分類課題組.土壤野外描述、水熱動態(tài)觀測方法及土壤信息系統(tǒng)（中國土壤系統(tǒng)分類用）[M].北京：科學出版社，1991.

[11]張甘霖，龔子同.土壤調(diào)查實驗室分析方法[M].北京：科學出版社，2012.

（責編：汪新國）