水稻土

 
广东博罗县水稻土黄砂泥田剖面
广东博罗县水稻土黄砂泥田剖面
 中文名称:水稻土   英文名称:paddy soil   定义1:经长期淹水耕作,种植水稻,铁锰还原淋溶和氧化淀积交替进行,形成耕作层、犁底层、渗育层、潴育层或有潜育层的土壤。   所属学科:地理学(一级学科) ;土壤地理学(二级学科)   定义2:经长期淹水耕作,种植水稻,铁锰还原淋溶和氧化淀积交替进行,形成耕作层、犁底层、渗育层、潴育层、底土或有潜育层的土壤。   所属学科:土壤学(一级学科) ;土壤发生、分类和制图(二级学科)  
水稻土是中国最主要的耕作土壤
水稻土是中国最主要的耕作土壤
 水稻土是指在原自然土壤的基础上,经人为耕种、淹水种植稻谷而新形成的土壤。一般水稻土的腐殖质的含量较高,呈现黑色;一般其保水、保肥能力较好,适合耕种稻谷。但耕种稻谷时水份高的水稻土中的部份腐殖质等会被细菌分解为甲醇
南京江宁青泥土剖面
南京江宁青泥土剖面
  水稻土是通过长期水耕而形成的人为土,由于周期性氧化还原交替和淋溶淀积,可在原来母土的基础上形成若干新的发生层,如淹育层、犁底层、渗育层、潴育层、脱潜层、潜育层。因发生层次的组合不同,水稻土划分8个亚类,本区除没有分布于滨海地区的盐渍水稻土和咸酸水稻土外,其余6个亚类均有分布。潴育水稻土为发育良好的水稻土,其构型为Aa-Ap-(P)-W-G;淹育水稻土具Aa-Ap-C构型;渗育水稻土具Aa-Ap-P-C构型;潜育水稻土具Aa-(Ap)-G构型;脱潜水稻土具Aa-Ap-Gw-G构型;漂洗水稻土具Aa-Ap-E-C构型或Ae-Ap-W-C构型。水稻土主要分布于成都平原、沿江平原、丘陵山地的沟谷及山坡梯田,其中成都平原是中国重要的高产水稻土分布区之一。  中国稻谷总产量占世界首位,稻田占全国耕地面积的25.5%。水稻土分布遍及全国,但主要分布在秦岭淮河一线以南,以长江中下游平原珠江三角洲四川盆地台湾西部平原最为集中,是中国极重要的土壤资源。

水稻土的形成特点

  稻田土壤每年都要受到泡田、翻耕、耙细、磨平、排水烤田,以及轮作施肥等农业技术措施的强烈影响。人们为了加速增厚耕层和改造耕层的性质,还大量施入富含有机物和矿物养分的河泥。可见水稻土的形成和发展,在很大程度上受到人类生产活动的控制。  在水稻土形成过程中,原来的各种土壤(地带性土壤、半水成土、水成土)受到强烈改造,形成水稻土所特有的形态和性质。

·水稻土的形成过程

  水稻土形成过程,包括以下几个方面。  (1)氧化还原过程。在水稻生长期间,由于淹水,土壤孔隙中几乎充满水分,土壤环境以还原态为主,其余时间,土壤孔隙中大多为土壤空气所填充,土壤环境以氧化态为主。由于不同地区自然条件不同,轮作制度也不同,水稻土一年中处于还原和氧化态的时间当然会有差别。  不同水分类型水稻土的氧化还原状况也不一样。地表水型水稻土,水稻生长季节耕层呈还原态,而其下仍为氧化态。水稻收获后,全剖面处于氧化态。良水型水稻土,随季节不同而变化,冬季主要呈氧化态。地下水型水稻土,全年基本上处于还原态,变化不大。  实际上,在同一水稻土剖面中,不同土层的氧化还原状况还有分异。当稻田灌水后,耕层及犁底层上部处于水分饱和状态,除土表极薄部分外,整个耕层和犁底层处于还原态。但由于犁底层比较紧实,或者稍粘一些,会阻滞水分大量下渗,因此心土层(淀积层)水分并不饱和,仍处于氧化态。如果地下水位达到剖面下部,则可以出现还原态的潜育层。  这种氧化还原状况的剖面分异,为铁锰的还原淋溶和氧化淀积创造了条件。  (2)腐殖质的积累和分解。水稻土的有机质主要来自有机肥料,其中包括绿肥。腐殖质的积累和分解强度,与土壤表层还原态或氧化态持续时间的长短有密切关系。一般来说,水稻连作有利于腐殖质积累;水旱轮作有利于腐殖质分解和养分活化。  (3)复盐基和盐基淋溶。稻田淹水后的还原态环境和水分的下渗,必然加速土壤中盐基的淋失。另一方面,施肥和灌溉水中所含的盐类,却又有利于土壤复盐基。  复盐基过程在红壤、黄壤、砖红壤等酸性土壤改种水稻后表现特别明显,盐基饱和度可由20%左右提高到50%或更高。  (4)粘粒的积累和淋失。水稻土耕层的粘粒含量,可以比原来大幅度增加或减少。粘粒增加,是由于灌溉水中带来大量粘粒,或是由于施用粘质河泥。粘粒的淋失也有两种途径,一是从耕层沿孔隙随水分下渗移向剖面中部,由这种方式淋失的粘粒是有限的。二是灌溉水串灌引起的耕层粘粒流失,由这种方式淋失的粘粒是大量的,能使耕层的粗粒相对增多,改变性质。  以上是水稻土形成过程的几个主要内容。它们之间是相互联系和相互作用的,其中最主要的是氧化还原过程。

·不同起源水稻土的形成途径

  各种土壤在水耕熟化过程中均可形成水稻土。但起源土壤不同,其形成途径也不同。可概括为三类。  (1)地带性土壤起源的水稻土。当地带性土壤被辟为稻田后,一经灌水,土壤氧化还原状况就发生分化,表层为还原态,其下为氧化态,属地表水型。逐渐具有耕作层—犁底层—底土层或耕作层—犁底层—淀积层—底土层的土壤剖面结构。  这类水稻土大多分布在山地、丘陵的梯田上,主要问题是灌溉水的保证程度低,串灌引起粘粒和养分淋失。  (2)草甸土起源的水稻土。草甸土分布在冲积平原和丘陵河谷中,由于水源方便,在南方大都建造为稻田。  草甸土是被地下水浸润的土壤,灌水种稻后又受地表水的影响。它原来的氧化还原状况是上部为氧化态,下部为还原态;种稻后,上层为还原态,中层为氧化态,下层又为还原态,属良水型水稻土。  在还原淋溶作用下,铁锰既随下渗水向下移动,又随地下水毛管上升作用向上迁移。铁锰向下移动是水稻土形成的特点之一,而铁锰向上移动则是草甸土固有的特征。  草甸土种稻后,原来的生草层被改造成耕作层,各种营养元素的含量由于施肥而有所提高;但也加强了粘粒和铁锰的移动和淀积,形成犁底层和出现淀积层。有的草甸土原来含有盐分或碳酸钙,种稻过程中可伴有脱盐和碳酸钙淋失过程。  草甸土起源的水稻土,水分状况好,自然肥力高,只要注意耕作施肥,土壤生产潜力很大。  (3)沼泽土起源的水稻土。在沼泽土上建造稻田,除要考虑灌溉设施外,还要采取垫土和排水等措施,降低地下水位,使地表水和地下水分离。  沼泽土一般具有腐泥层,潜在养分高。全剖面处于还原状态,含还原性物质多。开垦初期,地下水位仍高,土壤处于水分饱和状态,氧化还原状况与沼泽土相似,剖面结构也无大差异,属地下水型水稻土。当地下水位降低后,灌溉水与地下水分离,剖面上都可出现氧化态。剖面结构也进一步分化出耕作层和犁底层等水稻土所特有的土层。还可逐步发育为良水型水稻土。  无论是何种起源的水稻土,在定向培育过程中,其肥力发展大体上可概括为3个阶段。一是与不适于水稻生长的因素如沼泽化、盐渍化、干旱等作斗争,创造初步适宜于水稻生长的土壤环境,是低肥力阶段。二是在种植水稻过程中,逐步建造和形成了水稻生长所需要的剖面构造,逐渐形成一定厚度的耕作层、保水保肥而又通气爽水的犁底层和托水、托肥的淀积层,是中等和中上等肥力阶段。三是培育具有良好耕性的肥沃水稻土,是高肥力阶段。  但由于各地区的水热条件和耕作制度不同,起源土壤不一样,所以,水稻土的理化性质及肥沃水稻土的特征也会有差别。 

不同地区水稻土的特征

·红壤地区水稻土

  红壤地区水稻土主要分布于中国中亚热带、南亚热带和热带。位于中亚热带的水稻土一般为一年两熟,除山区海拔较高的地方种植一季中稻或晚稻外,在盆地和滨海平原普遍种植双季稻。稻田全年淹水时间210天左右。  位于南亚热带和热带地区的水稻土,由于年平均气温在22℃以上,降水量大于1400毫米,无霜期很长,甚至终年无霜,因此一年可三熟。  红壤地区水稻土的理化特性,主要表现为铁、锰的淋溶淀积现象十分强烈;有机质积累作用较明显,含量较高(1.5~2.5%)。由于起源土壤富铝化,所以水稻土胶体部分硅铝率也多在2.2以下。土壤的阳离子交换量低,盐基不饱和,pH在5.0~6.5间。处于水耕熟化初期的土壤,矿质养分不丰富;而高度熟化的水稻土则必然具有良好的物理性质和丰富的养分。由紫色土起源的水稻土,铁、锰淋淀作用微弱,土壤一般呈中性至微碱性反应,盐基饱和,矿质营养元素含量丰富。由石灰岩母质土壤起源的水稻土,因受富含重碳酸钙灌溉水和过量施用石灰的影响,常使碳酸钙在剖面上部聚积,犁底层出现石灰结核,形成石灰板结层,耕性很差。

·黄棕壤地区水稻土

  秦岭、淮河以南,长江中下游北亚热带黄棕壤地区的水稻土,一年多为稻、麦两熟,也有种双季稻的。冬作物主要是小麦、油菜或绿肥。稻田淹水时间为160~190天。在水旱轮作制度下,有机质的分解作用较红壤地区水稻土强,含量一般不超过2.0%。还原淋溶程度也较弱,铁、锰在剖面中呈斑纹状,结核状的很少见。在肥沃水稻土中,耕层下部结构面上常见有鲜红色的铁的有机络合物,群众称为“鳝血”,可作为该区水稻土高度熟化的标志。这里的水稻土,主要起源于黄棕壤以及河湖沉积物上的草甸土和沼泽土。土壤多呈中性反应,pH6.5~7.5,盐基饱和。土壤胶体部分的硅铝率较红壤地区水稻土高,为2.5~3.4。阳离子交换量为15~20毫克当量/100克土,保肥性能好。矿物养分含量也较高。

·北方地区水稻土

  秦岭、淮河以北暖温带和温带地区的水稻土,为一年一季稻,也有进行隔年水旱轮作的。起源土壤主要是草甸土、沼泽土、白浆土和草甸黑土。该区由于年降水量低,所以水稻土主要分布于江河流域低洼地、河谷盆地,以利灌溉。因冬季气温低,土壤冻结期较长,故土壤有机质分解缓慢,含量较高。剖面中物质的淋溶淀积作用也较弱,铁、锰分异现象不太明显,因此,起源土壤的特点保留较多一些。土壤多呈中性和微碱性反应,pH7.0~8.0。 

低产水稻土的利用与改良

  水稻土是中国很重要的农业土壤资源,充分挖掘水稻土的生产潜力,对农业的迅速发展有极为重要的意义。挖掘水稻土的生产潜力,应从两方面着手。一方面是要对肥力较高、每亩年产量在千斤以上的水稻土的性质再加以改善,培育高度肥沃的水稻土,以实现高产更高产。高产水稻土在一般情况下能够旱涝保收,高产稳产。如江苏太湖地区的鳝血黄泥土,浙江杭嘉湖地区的黄斑塥土,珠江三角洲的泥肉田,成都平原的大土油沙等,都是这种高度肥沃水稻土。它们是各地区低产田改良的方向,是培育高度肥沃水稻土的具体目标。  目前各地区都还有一部分低产水稻土,它们的生产力受各种因素的抑制,不能充分发挥,因此,改良低产水稻土,就成了着手挖掘水稻土生产潜力的另一方面。  低产水稻土有好几种类型,如江苏、安徽的白土,南方丘陵地区的黄泥田(红壤性水稻土),山区的冷浸田,广东、广西沿海地区的反酸田,等等。它们是由不同的原因导致低产的,改良措施当然也应有区别。

·白土

  白土低产的原因是养分贫瘠,特别是氮、磷含量低;粘粒含量少(<20%),粗粉沙含量高达40~60%以上,水耙后易淀浆板结;土壤结构不良,漏水漏肥,因而保肥、供肥性差。  白土改良可从以下几方面着手:  (1)增加土壤有机质。据改良实践,白土耕作层的有机质含量如果提高到2%左右,即使土壤粘粒没有增多,淀浆板结性也会得到改善,肥力也显著提高。  (2)深耕。白土耕层浅薄,一般仅3~4寸厚,而且含粗粉沙多,但白土层下多有粘重的黄泥层,如逐年深耕,改变沙、粘比例,能增强保肥、供肥能力。客土也能收到同样效果。  (3)增施氮肥和磷肥。白土中氮、磷含量均低,氮、磷肥配合施用可获显著增产效果。  (4)改善灌溉方式。白土稻田切忌串灌。灌渠配套,分田进水,可减少粘粒和养分流失。

·黄泥田

  南方丘陵地区的黄泥田,低产的原因是,熟化程度不高,土质粘重或粉沙粒含量高,或是在浅层就出现铁锰结核或红白相间的网纹层;缺乏有机质,酸性大,田面易板结,透水性差,水源不足处还易受干旱为害。主要改良措施有:搞好排灌,提高防旱能力;种好绿肥,提高有机质含量;巧施磷肥和适施石灰,以提高肥效和降低土壤酸性;加深耕层,对提高产量也有显著作用。

·冷浸田

  山区的冷浸田,其低产原因主要是:  (1)水温土温低,日照短。水稻是喜高温作物,低温对水稻返青和分蘖都不利。后期温度升高,又会造成水稻无效分蘖增多。山谷中光照时间短,减弱了水稻的光合作用,也是造成低产的因素。  (2)有效养分缺乏。由于温度低和水分过多,有机质分解和有效养分释放都很慢,不能满足水稻生长的需要。  (3)土粒分散,结构不良。冷浸田(特别是烂泥田)有深厚的烂泥层,土粒高度分散,结构不良,插秧易倒,不易全苗;而脱水成干硬土块时,稻根又常被拉断。  (4)还原性物质的毒害。土壤中的还原性物质,特别是亚铁离子,对水稻生长有很大影响。  主要改良措施有以下几方面:  (1)开沟排水、降低地下水位。即在山坡脚开环山沟,以拦截山洪黄泥水入田;在田外开排泉沟,以阻隔冷泉水和锈水入田;在田内开排灌沟,排水沟用来排除渍水并降低地下水位;灌水沟用以灌溉,但必须避免串灌和漫灌。  (2)冬耕晒垡、烤田和熏土。当冷浸田改善排水条件,土壤逐渐变硬后,就可采取此项措施,以改良土壤的耕性和通气透水性能,有利于土壤养分活化和水稻生长。  (3)施用热性肥料和磷肥。冷浸田土性冷,应该多施用牛栏粪、火土灰、老墙土、草木灰、石灰等热性肥料,能提高土温,促进稻根生长,还可中和土壤酸性。冷浸田一般都很缺磷,改善排水条件后应注意增施磷肥;同时还要大力提倡种植绿肥,才能逐步改良土壤物理性质和提高肥力。  (4)掺沙入泥和垫土。烂泥田一般都是泥多沙少,排水后会逐渐变成板实的粘土田。因此应逐年掺沙,以改善土壤的通气透水性,有利于耕作和稻根生长。山坑冷浸田多偏沙性,掺入草皮泥、塘泥和黑山泥等肥泥,既可增加土壤粘性,又可提高土壤肥力。

·反酸田

  反酸田是热带或亚热带滨海地区一种具有“反酸”特点的水稻土。“反酸”是由于原来生长的红树,其被掩埋在沉积物中的残体分解后,产生酸类引起的。  改良措施主要是以水压酸、蓄淡洗酸、挖沟排酸等。还要辅以施用石灰中和酸性、增施磷肥等措施,才能收到较好效果。

水稻高产要求的土壤条件

  
太湖地区农民给稻田施用草圹泥的培育情景
太湖地区农民给稻田施用草圹泥的培育情景
  1.良好的土体构型:一般要求其耕作层超过20cm以上,因为水稻的根系80%集中于耕作层; 其次是有良好发育的犁底层,厚约5~7cm,以利托水托肥。心土层应该是垂直节理明显,利于水分下渗和处于氧化状态。地下水位以在80~100cm以下为宜,以保证土体的水分浸润和通气状况。   2.适量的有机质和较高的土壤养分含量。一般土壤有机质以20~50 g kg-1为宜,过高或过 低均不利水稻生育。水稻生育所需氮的59%~84%,磷的58%~83%,钾的全部都来自土壤,因此肥沃水稻土必须有较高的养分贮量和供应强度,前者决定于土壤养分,特别是有机质的含量;后者决 定于土壤的通气和氧化程度。     3.适当的渗漏量和适宜的地下水位:俗语说:“漏水不漏稻”,意即水稻土必须有适当的渗漏量,如日渗漏量在北方水稻土宜为10mm/日左右。利于氧气随渗漏水带入土壤中。渗漏量过高,土壤漏水,不仅浪费水,养分也随之淋失,过小则渗水缓慢,发生囊水现象,土壤通气不良。适宜的地下水位是保证适宜渗漏量和适宜通气状况的重要条件。

水稻土的培肥管理

 
太湖地区鳝血黄泥土剖面
太湖地区鳝血黄泥土剖面
 1.搞好农田基本建设,这是保证水稻土的水层管理和培肥的先决条件。  2.增施有机肥料,合理使用化肥:水稻土的腐殖质系数虽然较高,而且一般有机含量可能比当地的旱作土壤高,但水稻的植株营养主要来自土壤,所以增施有机肥,包括种植绿 肥在内,是培肥水稻土的基础措施。   合理使用化肥,除养分种类(如北方盐化水稻土的缺锌)全面考虑以外,在氮肥的施用方法上也应考虑反硝化作用,应当以铵类化肥进行深施为宜。   3.水旱轮作与合地灌排:这是改善水稻土的温度、Eh值以及养分有效释放的首要土壤管理措施。   合理灌排可以调节土温,一般称:”深水护苗,浅水发棵”。北方水稻土地区,春季风多风大,温度不稳定,刮北风时,气温土温下降,因水热容量大,灌深水可以防止温度下降以护苗;刮南风时,温度上升,宜灌浅水,温度上升高,利于稻苗生长,特别是插秧返青以后,宜保持浅水促进稻苗生长。   水稻分蘖盛期或末期要排水烤田,可以改善土壤通气状况,提高地温,土壤发生增温效应和干土效应,使土壤铵态氮增加,这样在烤田后再灌溉时,速效氮增加,水稻旺盛生长。这对北方水稻土,特别是低洼粘土地烤田,效果更显著。