水稻土种植苗木后水耕表层发生学性状的变化

吴颖琦 姜佳燕 顾国平 章明奎

摘 要：分别从浙江省绍兴市柯桥区和杭州市萧山区选择了9组水田与苗木地成对对比土壤和48个具不同苗木种植时间的系列土壤样点，研究了种植苗木后水稻土水耕表层发生学性状的变化。结果表明，水稻土种植苗木后，除土壤水分状况发生改变外，水耕条件下形成的水耕表层特征也发生了明显的变化。其中，犁底层消失、犁底层与耕作层的容重比变小及土壤结构体表面锈纹锈斑下降可在种植苗木后较短时间内发生;而土壤无定形氧化铁含量下降及氧化铁活化度的下降是1个连续变化的过程;最后水耕表层的特征完全消失。

关键词：水稻土;水耕表层;苗木;氧化铁;犁底层;变化

中图分类号 S151;S159文献标识码 A文章编号 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）或其它母质经过平整造田和淹水种稻，进行周期性灌溉排水、施肥、耕耘和轮作下逐步形成的一类人为土壤[1]。在长期、频繁的淹水耕作下，该土壤剖面上部和下部分别形成了水耕表层（包括耕作层和犁底层）和水耕氧化还原层。淹水时，水耕表层上部亚层（耕作层）土壤因受水耕搅拌而糊泥化，土色偏暗;排水时，水耕表层的结构面上可形成明显的锈纹、锈斑，长期耕作的结果使水耕表层的下部亚层（犁底层）土壤容重对上部亚层（耕作层）土壤容重的比值较高，一般高于1.1;这些特征是鉴定水稻土的重要依据之一[2]。20世纪80年代以来，因经济发展需要，我国南方地区大面积的水田改种为蔬菜、苗木、瓜果等经济作物[3]。土地利用方式的改变明显地影响土壤的水分管理和耕作方式，土壤剖面的氧化还原环境也发生了明显的变化，由此引起土壤性质的演变[4]，其中以水田改为果园或种植苗木的变化最为明显。目前，有关水稻土形成过程中物质的迁移转化及其发生演变已有较多的研究[5～7]，但对水稻土长期种植蔬菜、苗木、瓜果等经济作物后土壤性状和发生学特征的变化关注较少[4，8，9]。为了解种植苗木后水稻土发生学性状的变化，本研究通过田间观察和室内分析研究了苗木种植后水稻土水耕表层相关特征的影响，旨在为正确理解人为活动影响土壤性状演变及划分土壤类型提供依据。

1 材料与方法

分别在浙江省绍兴市柯桥区和杭州市萧山区选择代表性区域，通过采集系列土壤样品，对比分析种植苗木后水耕表层性状的变化。在柯桥区境内共选择了的9组水稻田-苗木地对比土壤，它们分属于浙江省土壤发生分类的9个土属，用于比较的对照（稻田）和苗木地分布相邻，距离在10～120m，属于相同制图单元（发生分类的土属），种植苗木时间在10～25年（表1）。每个观察点（稻田和苗木地）各选择4个重复样点，观察水耕表层（或相当于原水耕表层）的形态特点，并采样分析。因种植苗木后，土壤发生层发生变化，为了便于比较，每组苗木地观察和采样的土层划分参考相邻水田。另在萧山区选择了42块发育于由海相沉积物上形成的渗育型水稻土（淡涂泥田）的苗木地用于研究不同苗木种植年龄（构成了1个时间系列）对水耕表层的影响，种植苗木时间在2—30年之间;另同时采集6块对照水田;所有研究田块位于同一乡镇内，有较好的可比性。田间调查、剖面观察、分层土样的采集和土壤理化分析按中国土壤系统分类研究的相关要求进行[10～11]。

2 结果与分析

2.1 土壤容重和犁底层的变化 表2可知，种植苗木后原水稻土的水耕表层的土壤容重发生了明显的变化。种植苗木后，原耕作层（相当于Ap1）的容重多趋增加，而原犁底层（Ap2，苗木地因已没明显的犁底层，本文指与水田犁底层对应的土层）的容重却呈现下降的趋势。在研究的9组对比土壤中，有6组的耕作层容重明显增加，3组变化不明显;有3组犁底层容重明显地下降，6组变化不明显;但从平均容重可知，以呈现下降为主。Ap2与Ap1容重比值变化非常明显，水田的该比值在1.12～1.26之间，全在1.10以上;而苗木地的该比值在0.95～1.07之间，在1.10以下;在9组对比点中，水田与苗木地Ap2与Ap1容重比值的差异有8组达到了显著的差异。田间观察也表明，在9组对比点的苗木地中，只有样点8还保留5cm左右的犁底层物质外，其它样点中均无明显的犁底层。苗木地犁底层的消失与土壤容重的变化与苗木地深耕有关，苗木生长需要较深的土层，犁底层的存在会影响土壤的排水和根系的生长。因此，种植苗木时常常需要深耕，破坏原水稻土中的犁底层。

2.2 土壤氧化铁形态与新生体的变化 无论是耕作层还是犁底层，种植苗木后土壤活性铁（无定形氧化铁）发生了明显的下降，与此同时，土壤氧化铁的活化度也随之下降（表3、4）。种植苗木后，耕作层中只有样点1的土壤游离铁明显下降，而对于无定形氧化铁和氧化铁活化度则有7个样点发生了明显的下降;犁底层的土壤游离铁有1个样点（即8号样点）发生明显下降，而对于无定形氧化铁和氧化铁活化度则分别有7个样点和5个样点发生了明显的下降。总体上，种植苗木后，水耕表层的游离氧化铁只發生轻微下降（大多不明显），而无定形氧化铁却发生了显著的下降，这显然与种植苗木后，土壤持水时间变短，土壤含水量下降，通气性增加，发生了无定形氧化铁向晶态氧化铁的转变等有关。

田间观察表明（表5），种植苗木后，原水耕表层中氧化铁新生体（包括锈纹、锈斑及含氧化铁淀积的根孔）的数量明显下降，多数样点中完全消失。这显然与种植苗木后的耕作破坏了原先水耕条件下形成的这些新生体有关;而种植苗木条件下，因缺少了氧化还原交替变化的环境，新的氧化铁新生体也不可能形成或恢复。

2.3 土壤总体变化 表6为9组调查地点不分土壤类型一并按水田与苗木地分类统计的结果。从中可知，由于不同土壤类型性状的差异，一并统计后，许多属性因变异较大，总体差异有所减小，统计上的差异有所减弱。但水田与苗木地之间的Ap2层与Ap1层容重比、Ap1层氧化铁活化度（%）、Ap1层结构面氧化铁新生体（%）和Ap2层结构面氧化铁新生体（%）等仍有显著的差异，这表明Ap2层与Ap1层容重比、Ap1层氧化铁活化度（%）、Ap1层结构面氧化铁新生体（%）和Ap2层结构面氧化铁新生体（%）等性状在水田改种苗木后具明显的演变趋势。

表6中平均变化幅度为水田转变为苗木地后土壤性质变化的相对百分数（以水田为参比，苗木地与对应水田比较的变化）的平均值。从中可知，Ap1层容重和Ap2层游离铁呈现增加的趋势，平均增加分别为13.80%和了0.59%;而其它属性却呈现下降的趋势，降幅以Ap1层结构面氧化铁新生体、Ap2层结构面氧化铁新生体、Ap1层无定形铁、Ap2层氧化铁活化度、Ap2层无定形铁、Ap1层氧化铁活化度和Ap2层与Ap1层容重比的变幅度最为明显，在-15.99%～-98.77%之间。

2.4 种植苗木后水耕表层性状的时序变化 在萧山区选择的同为淡涂泥田（其属于发生分类的渗育型水稻土，系统分类的简育水耕人为土）的42块苗木地与6块对照水田调查与分析数据的统计表明（表7），种植苗木后，土壤耕作层厚度呈现明显增加，而犁底层（及其残留土层）明显变薄、甚至消失;0～15cm土层的容重增高，15～25/0～15cm（相当于犁底层/耕作层）容重比下降;结构体表面的氧化铁新生体减少或消失，无定形氧化铁和络全态氧化铁含量下降，土壤氧化铁活化度下降。这些变化趋势基本上与以上柯桥区成对土壤的研究结果一致。

表8结果表明，研究的大部分土壤属性与苗木种植时间存在显著的相关性。表明随着苗木种植时间的增加，一些土壤属性也随之变化。但不同土壤属性的变化速率有所差异（图1）。其中，耕作层厚度、犁底层消失、容重变化和结构体表面锈纹锈斑下降可在较短时间内完成，在5—10年时间内发生明显的变化，而土壤无定形氧化铁和络合态铁含量及土壤氧化铁活化度的下降是1个连续的过程，是不断变化的。

3 结论

采用成对比较土壤样点和不同种植时间的系列土壤样点研究了种植苗木对水稻土水耕表层发生学性质的影响。结果表明，水稻土种植苗木后，水耕条件下形成的水耕表层特征发生了明显的变化。水耕表层的新生体逐渐破碎、分散而变小（少），最后逐渐消失;而土壤中非晶态氧化铁也逐渐向晶态转变，土壤活性氧化铁、络合态铁含量及氧化铁的活化度明显降低;犁底层变薄或消失。耕作层厚度、犁底层消失、容重变化和结构体表面锈纹锈斑下降可在较短时间内完成;而土壤有机质、全氮、CEC下降、pH下降、交换性酸的增加、无定形氧化铁和络合态铁含量及土壤氧化铁活化度的下降和砾石含量的增加是一个连续的过程。

参考文献

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（责编：汪新国）