長(zhǎng)江三角洲水稻土壤肥力的形成與屬性研究

長(zhǎng)江三角洲水稻土壤肥力的形成與屬性研究

長(zhǎng)江三角洲位于中國(guó)東南沿海地區(qū)，包括江蘇省太湖平原、江蘇省的里夏河平原、上海平原和浙江省的杭嘉湖平原。它不僅是一個(gè)以水稻為主的混合水稻區(qū)，也是一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)。由于該區(qū)內(nèi)水稻土面積占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),對(duì)其形成與屬性等研究早已積累豐富資料,而且,目前該地區(qū)有大量研究工作正在開(kāi)展。值此我國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)廣泛普及應(yīng)用之際,重點(diǎn)對(duì)該區(qū)內(nèi)水稻土主要土種在系統(tǒng)分類(lèi)中的歸屬進(jìn)行參比研究,將可為該地區(qū)植稻土壤研究成果的轉(zhuǎn)讓,農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的深入普及提供參考。1土壤的反滲透膜長(zhǎng)江三角洲的水稻土具有水稻土所應(yīng)有的形成過(guò)程及屬性特征,即在季節(jié)性水耕條件下,引起土壤周期性氧化還原交替、有機(jī)質(zhì)的合成和分解,以及鹽基淋溶和復(fù)鹽基作用,從而形成與其起源母土或母質(zhì)性狀明顯差異的一類(lèi)土壤。但是,長(zhǎng)江三角洲水稻土分布區(qū)域廣,地形及河、湖、海等各類(lèi)堆積母質(zhì)復(fù)雜,通過(guò)灌溉、排水、施肥、耕作、輪作等措施,對(duì)土壤影響深刻,從而使水稻土的性狀多樣,土壤基層單元類(lèi)型的分異性明顯,在當(dāng)前運(yùn)用診斷分類(lèi)進(jìn)行土壤類(lèi)型鑒別時(shí),必須充分重視土壤屬性的分異性,現(xiàn)從不同區(qū)域簡(jiǎn)述因地形及其相應(yīng)母質(zhì)不同而對(duì)水稻土性狀帶來(lái)的影響。1.1瀉湖相沉積物成土母質(zhì)是指蘇南的蘇、錫、常等市所轄平原區(qū),是長(zhǎng)江三角洲水稻主要種植區(qū),除了小部分經(jīng)人為堆疊的菜基、?；?、塘基與沿江地外,全區(qū)幾乎都是稻田。全區(qū)地形平坦寬廣,其成土母質(zhì)主要由瀉湖相沉積物同湖相沉積物所構(gòu)成。瀉湖相沉積物位于平原中部的平田、高平田區(qū),屬黃土狀物質(zhì),顆粒較細(xì),土層深厚,以棕灰色及暗黃色的壤質(zhì)黏土、粉砂質(zhì)黏土為主,結(jié)持較緊,多鐵錳斑及結(jié)核,有黃泥土、烏柵土、白土等土種,從屬于潴育水稻土、脫潛水稻土及漂洗水稻土。而在平原南部的湖濱區(qū),地勢(shì)低平,為湖相或河湖相沉積物,經(jīng)多次沉積覆蓋后發(fā)育成水稻土,在土體中常有黑色埋藏層,大多質(zhì)地較黏,有黃松土、灰蘆土、烏泥土等土種,從屬于潴育水稻土與脫潛水稻土。1.2湖相、監(jiān)控土地的亞鐵反應(yīng)區(qū)里下河平原介于江蘇境內(nèi)的江淮之間,在晚更新世已處于濱海環(huán)境,成為長(zhǎng)江三角洲北部的一個(gè)古海灣,后又成為瀉湖。由于黃淮不斷決口漫灘,在瀉湖邊堆積而加高附近地面,里下河洼地逐漸形成,這樣,該地區(qū)因中小地形的改變,其成土母質(zhì)與土壤類(lèi)型也有相應(yīng)的分異。例如分布在串揚(yáng)運(yùn)河兩岸、通揚(yáng)運(yùn)河以北碟形洼地的上框田,由江淮沖積物及湖相沉積物形成有紅砂土、黃烏土等,土壤無(wú)石灰或弱石灰反應(yīng),剖面中有滲育層與潴育層發(fā)育,有膠膜、銹斑及鐵錳結(jié)核等征狀,屬潴育水稻土,但剖面中游離鐵分異不明顯。而由湖相沉積物發(fā)育的纏腳土,分布于碟形洼地的上框田,具有與紅砂土及黃烏土同樣的發(fā)生層并同屬潴育水稻土,但土壤氧化還原作用強(qiáng),剖面中游離鐵分異明顯,并在底層有多量鐵錳新生體積累。再者,分布在洼地下緣的下框田,由湖相沉積物發(fā)育的勤泥土、勤黏土、蘆粟勤泥土,因地勢(shì)略低,土壤易滯水,有潛育層發(fā)育,常見(jiàn)潛育土,經(jīng)改旱后,形成脫潛層,屬脫潛水稻土,但土壤結(jié)構(gòu)體內(nèi)仍具亞鐵反應(yīng)。由此可見(jiàn),里下河地區(qū)因中小地形及成土母質(zhì)不同,對(duì)水稻土發(fā)育及其性狀帶來(lái)很大影響。1.3稻土的人工改造上海平原位于長(zhǎng)江三角洲前緣,東瀕東海,北枕長(zhǎng)江,西與太湖平原相接,廣闊平原由江、海、湖所圍繞,使該區(qū)水稻土因其起源土壤殘留特征使其性狀有差異。主要有沼澤潛育土起源及草甸土或鹽漬草甸土起源的水稻土,前者受湖泊環(huán)境影響,從而使土壤積累豐富的有機(jī)質(zhì),并受潛水浸泡而具潛育特征,如分布在西部淀泖洼地邊緣的青紫泥,土壤質(zhì)地黏重,常有埋藏的泥炭層和腐泥層,濕時(shí)土體基本色澤呈青紫色而得名。目前土壤脫潛,屬脫潛水稻土。后者是在草甸或鹽生植被下形成的土壤,經(jīng)長(zhǎng)期植稻耕作后,目前向脫鹽方向發(fā)展,進(jìn)行著碳酸鹽的淋失與鐵錳的淋淀作用,使土壤性狀有差異:由江海沉積物上形成的溝干泥,土體上部已脫鈣,下部仍含有碳酸鹽并出現(xiàn)石灰結(jié)核;由湖積物上形成的青黃泥,全剖面仍有石灰反應(yīng);在新江海沉積物上形成的潮泥,全剖面仍有石灰反應(yīng),在回旱期間仍有夜潮現(xiàn)象,這類(lèi)土壤均具潴育層發(fā)育,屬潴育水稻土。1.4上海西部沿邊緣?；捉Y(jié)構(gòu)位于浙江省境內(nèi),北濱太湖,東南瀕臨杭州灣和錢(qián)塘江。境內(nèi)地勢(shì)低平,河網(wǎng)密布,湖泊眾多,水稻土占耕地總面積88%,是我國(guó)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)區(qū)之一。該區(qū)自更新世以來(lái),經(jīng)過(guò)多次海侵海退,湖河交錯(cuò),因而有河相、湖相、海相、河湖相及湖海相多種多樣成土母質(zhì),造成該區(qū)水稻土性狀多樣和交錯(cuò)分布。在廣大的湖群洼地中,土壤具潛育沼澤特征,由于筑圩造田和河網(wǎng)化改造后,使古潛育母質(zhì)脫潛,形成青紫泥類(lèi)型的脫潛水稻土,與上海西部平原的青紫泥連片,是杭嘉湖平原的重要土壤類(lèi)型。在平原的東部,因未經(jīng)歷海侵,成土母質(zhì)以陸相沉積物為主,土體中有大量鐵錳氧化物淀積,形成黃斑田土壤,屬潴育水稻土;在地勢(shì)較低處,由于湖沼相沉積物覆蓋,即青紫泥覆蓋于黃斑田上,形成黃心青紫泥田,屬脫潛水稻土。其他又如在太湖南緣地區(qū),分布著古老的濱湖相動(dòng)水沉積物,形成質(zhì)地和小粉土相似的白土,若青紫泥覆蓋其上,則形成粉心青紫泥土壤。由此,可見(jiàn)本區(qū)沉積物類(lèi)型及相應(yīng)微域地形的改變,對(duì)水稻土的形成及其性狀帶來(lái)的重大影響。除上述外,長(zhǎng)江三角洲還包括太湖平原北部的沿江平原,以及寧鎮(zhèn)揚(yáng)的低山丘陵區(qū),前者自南京起包括洲地在內(nèi)的沿江兩岸沖積海積平原,受沖積與淤積影響,土體中沉積層理明顯,普遍具有石灰反應(yīng),除形成沙土、夾沙土、小粉土及灰潮土外,部分經(jīng)長(zhǎng)期水旱輪作,形成烏松土、油泥土等土壤,有滲育層發(fā)育,屬滲育水稻土。后者指宜溧低山丘陵區(qū)北緣與沿江、太湖平原交接的過(guò)渡區(qū),水稻土主要分布在崗塝沖地貌中,成土母質(zhì)有下蜀黃土或黃土狀物質(zhì),因不同地貌及成土物質(zhì)差異,發(fā)育有黃白土、板漿白土與馬肝土等類(lèi)型,屬滲育水稻土與潴育水稻土類(lèi)型。由上可見(jiàn),長(zhǎng)江三角洲水稻土類(lèi)型眾多,與其特定的成土母質(zhì)、地形地貌及土壤水分狀況密不可分,了解這一特點(diǎn),可為該區(qū)水稻土主要土種在系統(tǒng)分類(lèi)中歸屬的參比判定提供重要依據(jù)。2水稻土與水耕人為土分類(lèi)上的區(qū)別在探討長(zhǎng)江三角洲水稻土土種在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)中的歸屬之前,明確我國(guó)水稻土與水耕人為土分類(lèi)上的區(qū)別,將有助于參比判定工作的進(jìn)行,其主要區(qū)別是:2.1水稻土的分類(lèi)自20世紀(jì)30年代以來(lái),我國(guó)老一輩土壤學(xué)家朱蓮青等,通過(guò)對(duì)水稻土的研究,提出水稻土是在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期淹水耕作,土壤物質(zhì)運(yùn)動(dòng)明顯改變并具有新的土壤發(fā)生層段的土壤,將水稻土作為一獨(dú)立土類(lèi),并確立了以水分類(lèi)型為依據(jù)的三育(淹育、潴育與潛育)水稻土的分類(lèi)方案,這是我國(guó)建立土壤研究機(jī)構(gòu)以來(lái)最早的水稻土分類(lèi)。爾后我國(guó)水稻土分類(lèi)研究漸趨活躍,雖然有三水(地下水型、地表水型與良水型)或五水(爽水、側(cè)滲、滯水、囊水及漏水)水稻土的方案,以及按水稻土的地理分布區(qū)域、氧化還原特點(diǎn)等進(jìn)行水稻土的劃分,但三育的分類(lèi)方案在我國(guó)運(yùn)用已久。直至全國(guó)第二次土壤普查,我國(guó)水稻土的分類(lèi)仍是以三育為基礎(chǔ),劃分出了潴育、淹育、滲育、潛育、脫潛、漂洗、鹽漬及咸酸水稻土8個(gè)亞類(lèi),雖然劃分很細(xì)致,但由于缺乏土壤屬性依據(jù)與指標(biāo),在具體應(yīng)用時(shí)較為困難。20世紀(jì)80年代以后,我國(guó)進(jìn)入了以診斷層、診斷特性為基礎(chǔ)的土壤系統(tǒng)分類(lèi)階段,建立了人為土綱,將具有人為滯水水分狀況及具有水耕表層(耕作層及犁底層)及水耕氧化還原層的水稻土,稱作為水耕人為土,其下設(shè)置了潛育、鐵滲、鐵聚和簡(jiǎn)育水耕人為土4個(gè)土類(lèi),各土類(lèi)下分別設(shè)置若干亞類(lèi)。將水稻土改稱為水耕人為土,這并非僅是名稱上的改變,而是賦予水耕人為土明確的概念,并具有特定屬性的診斷層及診斷特性,并有一檢索系統(tǒng)依次劃分?？梢?jiàn),現(xiàn)在的水耕人為土與原先的水稻土,同為植稻人為土,其分類(lèi)依據(jù)明顯不同。習(xí)稱的水稻土并不完全等同于現(xiàn)稱的水耕人為土。2.2對(duì)中國(guó)土壤亞類(lèi)劃分的有關(guān)認(rèn)識(shí)水稻土或水耕人為土其下各類(lèi)別的劃分,無(wú)不與該土壤中各發(fā)生層特征或診斷層和診斷特性的限定密不可分。在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi),我國(guó)水稻土發(fā)生層是在“三育”基礎(chǔ)上,提出了淹育層(A)、滲育層(P),潴育層(W)和潛育層(G)4個(gè)發(fā)生層,以此作為水稻土亞類(lèi)的劃分依據(jù),爾后雖有眾多學(xué)者對(duì)水稻土發(fā)生層進(jìn)行了研究并提出修正補(bǔ)充,曾提出我國(guó)水稻土的發(fā)生層,包括有水耕表層(A)、犁底層(P)、水耕雛形層(Bc)、水耕淀積層(Bi)、水耕滲淋層(L)、潛育層(G)和母質(zhì)層(C)等等。但是在全國(guó)第二次土壤普查期間,還是采用了不同水分類(lèi)型所形成的發(fā)生層系列,包括有:耕作層(Aa)、犁底層(Ap)、滲育層(P)、潴育層(W)、潛育層(G)和漂洗層(E),當(dāng)剖面有不同發(fā)生層組合時(shí),按最具表征特性的發(fā)生層確定該土壤類(lèi)型。同時(shí)也試圖通過(guò)土壤氧化鐵的蝕變和分布狀況來(lái)闡明,主要憑藉鐵的游離度、活化度和晶膠率的剖面分異作為水稻土亞類(lèi)劃分依據(jù),但是由于缺乏限定的定量形態(tài)與屬性指標(biāo),以往對(duì)水稻土的劃分還是憑藉以水分類(lèi)型為基本依據(jù)。中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)是以診斷層和診斷特性為基礎(chǔ)的譜系式、定量化土壤分類(lèi),有一檢索系統(tǒng),并有一個(gè)統(tǒng)一的土壤發(fā)生層劃分與命名的標(biāo)準(zhǔn)化方案。在水耕人為土中設(shè)置了潛育、鐵滲、鐵聚等水耕人為土類(lèi),其名稱與原先水稻土中一些亞類(lèi)相似,但其內(nèi)涵并非相同,甚至有明顯差異。例如鐵聚水耕人為土,是指水耕氧化還原層中某一亞層(≥10cm)的游離鐵至少為耕層的1.5倍者為指標(biāo);鐵滲水耕人為土是指緊接水耕表層之下有一灰色鐵滲淋亞層的土壤,至于鐵滲淋亞層,則具有限定的形態(tài)與屬性指標(biāo)。另外,由于分類(lèi)體系的不同,有關(guān)土壤形態(tài)觀察、土層劃分及鑒別等操作技術(shù)等也有差別。在系統(tǒng)分類(lèi)中,對(duì)土壤顏色、土層種類(lèi)、厚度、部位及土壤新生體等形態(tài)特征觀察與描述,均有一個(gè)定量化與規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化要求,用規(guī)范化的語(yǔ)言來(lái)描述土壤,客觀地反映土壤性狀,再結(jié)合測(cè)得的理化屬性,可保證土壤類(lèi)型判定的可靠性與正確性,最后,通過(guò)檢索劃分,可保證每一土壤個(gè)體在系統(tǒng)分類(lèi)中應(yīng)有的分類(lèi)位置,也有利于土壤評(píng)比和土壤管理。3水稻土種在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)中的歸屬根據(jù)上述長(zhǎng)江三角洲水稻土形成背景及兩種分類(lèi)制土壤參比的有關(guān)問(wèn)題,現(xiàn)以中國(guó)土種志(第一卷)及浙江土種志、上海土種志(1)、江蘇土種志中的有關(guān)水稻土土種,按中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)檢索(第3版),依次進(jìn)行參比,提出其在系統(tǒng)分類(lèi)中的歸屬。3.1鐵聚水耕人為土的系統(tǒng)分類(lèi)潴育水稻土是一重要水稻土類(lèi)型,分布區(qū)域很廣,所處地形部位條件優(yōu)越,在灌溉水和地下水雙重影響下,土體中氧化還原作用劇烈并頻繁交替進(jìn)行,具有斑點(diǎn)狀或斑紋狀鐵錳新生體密集淀積的潴育層(W)發(fā)育,屬發(fā)生分類(lèi)中的Aa-Ap-P-W-C或Aa-Ap-W-C剖面發(fā)生層組合類(lèi)型的土壤。在概念上,潴育水稻土與系統(tǒng)分類(lèi)中的鐵聚水耕人為土相當(dāng),均有明顯的還原淋溶和氧化淀積作用,但鐵聚水耕人為土是指在檢索系統(tǒng)中,其水耕氧化還原層中,除了有明顯鐵錳沉積的形態(tài)特征外,其中某一亞層(≥10cm)的DCB浸提性鐵至少為耕層1.5倍,相應(yīng)的其游離度、晶膠率等也高于耕層和母質(zhì)層,活化度低于相鄰層次,具有系統(tǒng)分類(lèi)中的Ap1-Ap2-Br1-Br2-BC/C或Ap1-Ap2-Br1-Br2-BG/G剖面發(fā)生層組合。由表1看到:潴育水稻土中不少土種,如黃斑田、青黃土、溝干潮泥等,剖面中具多量鐵錳斑紋與結(jié)核新生體淀積特征,且某一亞層游離鐵含量高于耕層1.5倍者,屬于系統(tǒng)分類(lèi)中的鐵聚水耕人為土。青塥黃斑田、烏黃泥土土種,雖有滲育層或潴育層發(fā)育,但在地表下60cm范圍具有符合限定指標(biāo)的潛育特征,應(yīng)屬系統(tǒng)分類(lèi)中的潛育水耕人為土,其中青塥黃斑田有一土層游離鐵含量已超過(guò)耕層1.5倍,屬鐵聚潛育水耕人為土。杭嘉湖平原中的淀煞白土、里下河平原中的纏腳土,緊接在犁底層以下出現(xiàn)鐵滲淋亞層,其游離鐵明顯低于下部的鐵積累亞層,在系統(tǒng)分類(lèi)檢索中屬鐵滲水耕人為土。其他土種,雖有滲育層及潴育層發(fā)育,但剖面中氧化鐵的還原與氧化淀積作用尚弱,游離鐵含量分異不明顯,則歸屬普通簡(jiǎn)育水耕人為土。3.2氧化鐵-紅土pla滲育水稻土是分布地勢(shì)稍高,以降水和灌溉水自上而下滲透淋溶為主,并且滲育層(P)發(fā)育較好的一種水稻土類(lèi)型,其剖面發(fā)生層類(lèi)型為Aa-Ap-P-C型。鐵的活化度和絡(luò)合度以耕層為最高,犁底層次之,而滲育層是剖面中氧化鐵錳淀積最多的層段。在發(fā)生分類(lèi)中,凡具滲育層而無(wú)潴育層等土層發(fā)育的,均稱為滲育水稻土?，F(xiàn)在的系統(tǒng)分類(lèi)中有鐵滲水耕人為土土類(lèi),是指在強(qiáng)烈還原淋溶和氧化淀積作用下,緊接于水耕表層之下有一灰色鐵滲淋亞層,此層的離鐵基質(zhì)應(yīng)占85%以上,色調(diào)為10YR-7.5Y,潤(rùn)態(tài)明度5~6,潤(rùn)態(tài)彩度≤2,或有少量銹紋斑,此層中游離氧化鐵占全鐵量的百分比明顯地比鐵積累亞層低,具有系統(tǒng)分類(lèi)中的Apl-Ap2-E-Br-BC/C或Apl-Ap2-E-Br-BG/G剖面結(jié)構(gòu)的一個(gè)土類(lèi)?？梢?jiàn),滲育水稻土與鐵滲水耕人為土,其名稱與形成機(jī)理有相似之處,內(nèi)涵差異很大,在判定其土種在系統(tǒng)分類(lèi)中的歸屬時(shí),應(yīng)視具體的土種性狀而定。由表2中看到:滲育水稻土土種約有半數(shù)以上歸屬于系統(tǒng)分類(lèi)中的簡(jiǎn)育水耕人為土,表明這類(lèi)土壤或因種稻年代不久,或因地勢(shì)較高,易因缺水而導(dǎo)致土體中鐵的還原淋溶和氧化淀積作用不強(qiáng)烈所形成。但其中部分土種,例如并松泥田及烏松土等土種,受到水耕表層具有強(qiáng)還原勢(shì)滲漏水的下滲作用,使水耕氧化還原層上部的土壤產(chǎn)生局部離鐵作用而形成鐵滲淋亞層,即在犁底層下緊接出現(xiàn)低色調(diào)土層,其明度、彩度及氧化鐵分布狀況符合限定要求,即可歸屬于鐵滲水耕人為土。其他滲育水稻土土種如棕黃筋泥田,滲育層及其下部土層游離鐵含量均高,高于耕層含量1.5倍以上,按檢索可劃為鐵聚水耕人為土。黃松田、黃潮泥及黃夾砂等土種,其剖面游離鐵含量分異很小,屬簡(jiǎn)育水稻土。由此說(shuō)明滲育水稻土土種的性狀分異,其在系統(tǒng)分類(lèi)中的分類(lèi)位置也相應(yīng)改變。3.3系統(tǒng)分類(lèi)劃分脫潛水稻土是指起源于潛育水稻土,經(jīng)長(zhǎng)期改良利用,整治河網(wǎng)、開(kāi)溝排水、降低地下水位、促使土體內(nèi)氧化還原頻繁交替進(jìn)行、脫潛層(Gw)發(fā)育較好、具有Aa-Ap-Gw-G剖面發(fā)生層組合的土壤,因常常分布于沖積平原地勢(shì)低洼處及湖群洼地邊緣,故在長(zhǎng)江三角洲分布較廣。脫潛水稻土常與潛育水稻土相間分布,加之其脫潛程度不同,土壤性狀差異依然明顯,按系統(tǒng)分類(lèi)檢索劃分,很可能分屬于水耕人為土中不同土類(lèi)和亞類(lèi)。由表3中看到:脫潛水稻土中不少土種,如勤黏土、勤泥土等,雖有脫潛層發(fā)育,但在離地表60cm內(nèi)仍有具亞鐵反應(yīng)的潛育特征土層,在系統(tǒng)分類(lèi)中可歸屬于潛育水耕人為土。另些土種中,如吳山青紫泥土及青紫泥土種,犁底層下有鐵滲淋亞層發(fā)育(表3),系土壤脫潛后由滲漏水繼續(xù)下淋所形成,按系統(tǒng)分類(lèi)檢索,屬鐵滲水耕人為土,因自地表60~100cm范圍仍具潛育特征,則歸屬于底潛鐵滲水耕人為土。除此,青粉泥田土種,脫潛層中已有明顯的氧化鐵聚集特征,屬鐵聚水耕人為土,因自地表60~100cm范圍仍具潛育特征而歸屬于底潛鐵聚水耕人為土;青紫土土種,脫潛層中氧化鐵有聚集,但不明顯,剖面中氧化鐵的分異弱,屬簡(jiǎn)育水耕人為土,因自地表60~100cm范圍仍具潛育特征而歸屬于底潛簡(jiǎn)育水