家畜組織學
[拼音]:shuidaotu
[英文]:paday soil
因長期種植水稻而形成的一種具有氧化還原交替特點的耕作土壤。
分佈
水稻土分佈極廣。凡氣候適宜,又有水源可資灌溉的地方,無論何種土壤均可經由種植水稻而形成。水稻土水平分佈的幅度可以從炎熱的赤道延伸至高緯度的寒冷地區(北緯53°至南緯40°),橫跨幾個熱量帶;其垂直分佈可從平原、丘陵、山地直至高達2600米的高原。主要分佈在北緯35°至南緯23°之間,其中以亞洲為最多。全世界水稻土的總面積約有20億畝,中國約3.8億畝。 中國水稻土有90%以上分佈在秦嶺-淮河一線以南地區,主要集中在長江下游平原、四川盆地、珠江三角洲和臺灣西部平原。
形成
水稻土的形成過程包括以下兩個方面。
植稻引起的土壤變化
由於季節性淹水改變了原有土壤的水熱狀況,土壤中的氧化過程(非植稻期間)和還原(植稻期間)過程週期性交替出現,導致還原淋溶和氧化澱積的物質移動。在酸性土壤上施用石灰、草木灰或以富鈣的地下水灌溉,又導致土壤產生複鹽基作用。長期植稻以後土壤中發生的變化總的表現在以下一些方面:
(1)有機質的增減。除沼澤土起源的水稻土外,植稻後有機質含量一般均有所增加,但其胡敏酸/富非酸之比(H/F)、芳構化程度和分子量均降低,即有機質的組成趨於簡單。
(2)鹽基淋溶和複鹽基作用。植稻以後土壤中的交換性鹽基重新分佈。在飽和的土壤中鹽基淋溶,而在不飽和的土壤中發生複鹽基作用。一般紅壤中鹽基飽和度只有20%左右,植稻後可以達到50%以上,在某些情況下甚至達到飽和。鹽基組成中以鈣離子為主。複鹽基過程從耕層開始,而後逐漸向下擴充套件。由於過多施用石灰或以富鈣的水進行灌溉,亞熱帶水稻土不僅可達到鹽基飽和,還可能成為含石灰的土壤。
(3)鐵和錳的淋溶和澱積。隨著水稻土的發育,鐵、錳在土壤剖面中發生移動。在水稻土形成初期,鐵、錳的還原淋溶並不明顯,但久之則有顯著的分化:鐵、錳含量在耕作層中較低,在澱積層中較高,在潛育層中最低。鐵、錳的大量淋失逐漸導致白土化。
(4)粘粒礦物的分解和合成。水稻土粘土礦物的組成通常取決於起源土壤。但起源於含鉀礦物較高土壤的水稻土由於脫鉀作用,其粘粒礦物常有明顯變化。如以石灰性紫色土發育的水稻土與石灰性紫色土相比,前者的水雲母含量降低,而蟶石含量增高。但起源於含鉀礦物較低的高度風化的土壤則變化很小,而遊離鐵的淋失相當強烈,交換量稍高,SiO2/AL2O3實際上無變化。在某些極端情況下,由於鐵解作用而引起的土壤粘粒礦物破壞,使一些中性土壤變酸,粘粒部分的SiO2/AL2O3有所增高,交換量降低。
在水稻土形成過程中,鈣、鎂、鉀、鈉、矽有時還有鈷常隨鐵、錳一起因還原淋溶而淋失。在膠體被破壞的情況下,甚至鋁也會被釋出。但同時,通過灌溉和施肥又可給土壤,部分地補充因植物吸收和淋溶而損失的礦物質和有機物質數量。因此,水稻土的形成也是還原淋溶和水耕條件下的耕作施肥兩方面作用的結果。
層次發育
隨著水稻土形成作用的發展,出現了水稻土特有的發生層:
(1)耕作層(A層)。在淹水季節,除表層呈氧化態外,均呈還原態,泥爛而不成型。在旱作季節,隨排水落幹而分成兩個亞層:第1亞層5~7釐米,表面由較分散的土粒構成,厚不及 1釐米,有的僅幾毫米,其厚度與緻密程度可作為判斷耕性的指標。表層以下均以小團聚體為主,結構緻密,根系多,小孔隙多而大土團少,並多鏽紋。第2亞層直達犁底層,土色暗而不均一,夾大土團而有大孔隙,空隙壁上附有鐵、錳斑瑰或紅色膠膜。
(2)犁底層(P層)。較緊實,略帶片狀結構,上有鐵、 錳斑紋。此外還有含石灰結核的犁底層(Pca)和伴隨潛育作用的犁底層(Pg)。
(3)澱積或斑紋層(B層)。 亦稱滲育層(強調氧化還原作用)或滲積層(W層,強調水分的滲淋)。是還原淋溶和氧化澱積的產物。含有較多的粘粒、有機質、鹽基和鐵、錳。在形態上,鐵、錳的澱積特別明顯,可根據氧化澱積的程度進一步劃分為氧化狀態下形成的澱積層(Bm)、氧化還原交替下形成的澱積層(Bg)和帶有潛育斑的澱積層(Br)。此外,還有石灰澱積層(Bca)。
(4)漂洗層(E層)。經漂洗作用而形成。
(5)潛育層(G層)。形成於還原條件,呈藍灰色。其上部可因氧的滲入而出現斑紋潛育層(BG層)。
分類
目前國際上大體有3種見解:
(1)美國分類。認為水稻土只是一種利用方式,其所發生的變化只反映為亞類以下的單元劃分。
(2)聯合國糧農組織的分類。只強調水的作用,把水稻土與潛育土等同。
(3)日本的分類。它確認了水稻土在分類中的特殊地位。
中國的水稻土分類研究始於20世紀30年代。早在國內外文獻中還把水稻土形成過程和灰化過程相混淆時,朱蓮青、馬溶之、宋達泉、侯光炯已在1938年提出了水稻土層次劃分的系統想法。熊毅於1941年從化學性質上指出了水稻土形成過程和灰化過程的本質區別。目前,中國對水稻土主要有過程發生、地理髮生和因子發生 3種分類方法。
過程發生分類
朱蓮青等於1938年在研究水稻土形態的基礎上,聯絡其屬性,提出了淹育、瀦育和潛育等發生過程。考慮到氧化還原作用是水稻土的本質特點,近來有的學者又提出按氧化還原過程將水稻土劃分為氧化型、氧化還原型和還原型等。
地理髮生分類
鑑於水稻土分佈橫跨各氣候帶,而不同氣候帶下土壤的腐殖質組成、粘土礦物型別和耕作制度都不相同,有人主張將中國水稻土劃分為南方水稻土、北方水稻土等土類。
因子發生分類
持這種分類方法的又有不同觀點。有的主張按水稻土的起源,分為自型土、草甸土起源和沼澤土起源等;有的主張按水稻土的水分狀況分為側滲、爽水、囊水、漏水和滯水水稻土等;有的主張按水稻土的酸度酸性、中性和石灰性水稻土等。與此相類似,還有的主張將水稻土分為強度淋溶、中度淋溶和弱度淋溶3個型別。
型別
主要可分為淹育性水稻土、瀦育性水稻土、潛育性水稻土和漂洗性水稻土等。
淹育性水稻土
絕大部分分佈在丘陵地區,受當地母質影響較大,灌水後水分主要由上向下或側滲,地下水位低。一般難於自流灌溉,有小部分田塊還須依賴於降水。灌水季節耕層呈還原狀,其下仍為氧化態,至冬季全剖面呈氧化態。典型的剖面結構為A-P-Bm-C。耕層淺,一般只有10~15釐米。耕作層有淺紅棕色鏽紋鏽斑,至犁底層減少,澱積層始為黃棕色鏽紋鏽斑,向下則棕褐色或黑褐色鐵、錳澱積增多,並可能有少量軟質結核;至母質層幾乎與起源土壤無異。土壤肥力一般不高。由於母質不同,其下可按起源土壤如磚紅壤、紅壤、黃壤以及黃棕壤等劃分土屬。
瀦育性水稻土
主要分佈於沖積平原,成土母質多為大小河流的沖積物和部分坡積、洪積物。土壤形成受地表灌溉水和地下水雙重影響,地下水位一般在60~150釐米之間。灌水季節耕作層呈還原狀,澱積層受氧化還原交替影響,底土受地下水影響而有還原作用。典型的剖面構型為A-P-Bg-G。土壤通透性好,礦質養分豐富,肥力高。根據形成水稻土的物質來源可大致分為洪積、坡積、河流沖積和氾濫沉積幾種。
潛育性水稻土
分佈於丘陵谷地或沖積平原窪地。母質較複雜,幾乎包括各個種類。共同特點是地下水較高,影響土壤形成。灌水期間地面水和地下水常相連線,幾乎全剖面呈還原態。排水后土壤剖面上部脫水呈氧化態。土壤剖面構型為A-P-Br-G。土色普遍帶青。一般呈中性反應,也有石灰性和微酸性的。土壤質地輕粘,有的有泥核,耕作困難,有效養分低,尤其是磷、鉀不足。
漂洗型水稻土
在下降水或側滲水影響和強烈的還原離鐵作用下形成。剖面的共同特點是具有白色還原淋洗層,其鐵含量低而矽含量較高,土層緊實,通透性差,不利於根系穿透;有機質含量低,養分也較貧乏。白色層段的厚度和出現部位對土壤肥力影響甚大,出現部位越高越不利作物生長。
此外,還有鹽漬水稻土和汙染水稻土等。
生產特點
高產水稻土的特點是耕層深厚(15~18釐米),犁底層不太緊實,澱積層稜塊狀結構發達,利於通氣透水,其下為潛育層或母質層,剖面中無高位障礙層次(如漂洗層、潛育層或砂礫層);質地適中,耕性良好,水分滲漏快慢適度,養分供應協調。但高產水稻土仍須有相應的土壤管理措施才能實現高產。此外,約有1/3 的水稻土具有潛育化、土壤板結和汙染等障礙因素,耕作困難,有效養分低,保肥效能差,屬於低產型別。(見彩圖)