潜育水耕人为土成土环境研究

杨良觎 邱志腾 章明奎

摘 要：为了解成土环境对潜育水耕人为土形成及其空间分布的影响，构建地形景观与潜育水耕人为土分布的关系，调查了浙江省水网平原、滨海平原、河谷平原和山丘谷地等地貌区潜育水耕人为土的特征及其分布的微地形、成土母质和土地利用方式。结果表明，微地形可直接改变土壤水分状况，是影响潜育水耕人为土形成的最重要的成土因素。潜育水耕人为土主要分布在水网平原、滨海平原、河谷平原及山丘谷地的低洼区域，其成土母质主要为湖沼相、河流沉积物、海相沉积物及岩石风化物的再积物，具较高的有机质含量，质地主要为粘壤至粘土，多显酸性和中性。潜育水耕人为土分布区的地下水位多在30～55cm。水网平原区内潜育水耕人为土的潜育特征土层厚度明显大于其它地貌区。长期种植茭白、莲藕、菱、席草或发展稻田养鱼，可促使其它类型的水耕人为土向潜育水耕人为土转变。

关键词：水耕人为土；潜育特征；微地形；成土母质；地下水位

中图分类号 S151；S55 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）13-0046-03

Abstract：To understand the influence of pedogenetic environments on the formation and spatial distribution of the gleyi-stagnic Anthrosols and to construct the relationships between landscape and the soils，the characteristics of the gleyi-stagnic Anthrosols in the river network plain，coastal plain，valley plain and mountain valley and other geomorphologic areas in Zhejiang Province，as well as their distribution，microtopography，parent materials and land use were investigated.The results showed that micro-topography could directly change the soil moisture regime and was the most important soil formation factor affecting the formation of the gleyi-stagnic Anthrosols.The gleyi-stagnic Anthrosols were mainly distributed in the low-lying zones of the river network plain，coastal plain，valley plain and mountain valley，their main soil parent materials were lacustrine，river sediments，marine sediments and re-transported materials of weathered rock with high organic content，the texture of clay loamy to clay and pH of acidic and neutral.The groundwater level in the distribution zones of the gleyi-stagnic Anthrosols varied mostly from 30 and 55cm.The thickness of the soil layer with gleyic fertures in the river network plain was significantly greater than those in other geomorphologic areas.The survey also showed that long-term plantation of zizania，lotus，water diamond，and mat grass or fish culture in rice fields could promote the transformation of other types of stagnic Anthrosols to the gleyi-stagnic Anthrosols.

Key words：Gleyi-stagnic Anthrosols；Gleyic fertures；Micro-topography；Parent material；Groundwater level

潛育水耕人为土是中国土壤系统分类中的水耕人为土亚纲中4个土类（潜育水耕人为土、铁渗水耕人为土、铁聚水耕人为土和简育水耕人为土）之一[1]，其在矿质土表至60cm范围内部分土层（厚度超过10cm）有潜育特征[1]。潜育特征是长期被水饱和、强烈还原的结果，可通过颜色、铁锰形成物或氧化还原电位等加以定量鉴定[1]。由于在较浅的土体中出现潜育化作用，潜育水耕人为土结构不良，通气性差，还原性物质积累明显，养分有效性低，不利于水稻高产稳产，是农业上土壤改良的主要对象[2，3]。快速鉴定这类土壤的分布范围是潜育性土壤改良和治理的前提。传统上，准确确定这类土壤的分布主要依靠土壤剖面的观察[4-6]，确定边界需要消耗大量的人力。研究表明，水耕人为土的发生学性状深受地方性成土因素的影响[7，8]，但至今对潜育水耕人为土在空间上的分布模式及其与成土环境的关系还不够清楚。为此，本文以浙江省为例，从地形、微地形、地下水位、成土母质、土地利用方式等方面研讨潜育水耕人为土分布的成土环境，目的是建立地形景观与潜育水耕人为土土类及相关诊断特性的关系，为该类土壤的调查制图提供基础。

1 研究方法

浙江省位于长江三角洲的南翼，是我国水稻主要种植区，余姚河姆渡和桐乡罗家角古文遗址出土稻谷的碳同位素断代水稻栽培历史已有7000多年。区内地形地貌较为复杂，由山地、丘陵、平原和山丘谷地组成。基于浙江省第2次土壤普查[9]，于2015—2017年间选择水网平原、滨海平原、河谷平原、山丘谷地和山地丘陵区等地貌类型的典型地段，开展了潜育水耕人为土的调查，采用挖掘标准剖面与土钻法相结合的方法观察不同地貌区水耕人为土的剖面特征，分析潜育特征出现的深度和相应的土层厚度，同时详细记录各观察点的典型成土环境特征（包括地形、海拔、微地形、坡度、坡向、坡位、相对高程、冬季地下水位、与邻近水系的距离、成土母质、种植制度等），累计观察土壤剖面63个。野外调查、剖面观察与描述均按中国土壤系统分类研究的相关要求进行[10]。

2 结果与分析

2.1 潜育水耕人为土分布的地貌特征 地貌对水耕人为土性态有很大的影响，浙江省水耕人为土分布的地貌主要有水网平原、滨海平原、河谷平原、丘陵山地和山丘谷地。调查表明，出现潜育水耕人为土的地貌有水网平原、滨海平原、河谷平原和山丘谷地，丘陵山地无潜育水耕人为土出现。总体上，水网平原是潜育水耕人为土主要的分布区域，其次为山丘谷地，河谷平原和滨海平原的潜育水耕人为土仅零星分布。潜育水耕人为土集中分布在低海拔地区，随着海拔的升高，其分布逐渐减少。浙江省潜育水耕人为土出现在海拔500m以下，主要分布在海拔5m以下；且其分布区地表坡度主要在5°以下，5～10°的区域也有少量分布。水网平原潜育水耕人为土潜育特征土层出现的深度在19～48cm，潜育特征土层深厚，多数情况下可延伸至100cm以下；滨海平原区潜育水耕人为土潜育特征土层出现的深度在39～50cm，潜育特征土层厚度一般在30～55cm；河谷平原区潜育水耕人为土潜育特征土层出现的深度在22～50cm，潜育特征土层厚度一般在35～75cm；山丘谷地潜育水耕人为土潜育特征土层出现的深度在18～50cm，潜育特征土层厚度一般在15～90cm，具潜育特征的土层厚度水网平原区大于其他地区。

在水网平原、滨海平原、河谷平原和山丘谷地等地貌区，潜育水耕人为土可与铁聚水耕人为土、铁渗水耕人为土和简育水耕人为土呈复区分布。从分布的面积来看，潜育水耕人为土在这些地貌区都属少数土壤，其出现主要与微地形有关（表1）。在水网平原，潜育水耕人为土出现在碟形洼地、垟心或湖沼地带，周边常常有高密度的水网，许多情况下潜育水耕人为土被湖泊或河流所环绕，常常是“河头田”（即离河边的田块）分布的是简育水耕人为土、铁聚水耕人为土，而“里进田”分布的是潜育水耕人为土。在滨海平原，潜育水耕人为土只出现在低凹地块，其地表海拔常常比周边农田低30～50cm。河谷平原的潜育水耕人为土主要分布在寬阔河漫滩的洼地和牛轭湖位置或河谷平原与丘陵的交接区域；在河漫滩的带状低槽地块以及与高一级阶地接壤的凹形低洼地带或排水不畅的区域是地下水位较高且常有地表水汇集区，易形成潜育水耕人为土。山丘谷地的潜育水耕人为土主要分布在“垅底田”与“垅心田”中，且常常存在透水性较低的土层或基岩，还常常受冷泉水和侧渗水的影响。沟谷的宽窄和比降对水耕人为土中的潜育特征的产生也有重要的影响，比降小的宽谷由于流水缓慢易滞水，易发育为潜育水耕人为土；而比降大的窄谷则很少出现潜育水耕人为土。调查表明，地下水位高低与水耕人为土潜育化程度关系密切。在平原地区潜育水耕人为土的冬季地下水位多在25～55cm。地下水位小于25cm的水田虽然潜化化程度非常明显，但因其整个土体较为软糊，犁底层发育较差，缺乏发育明显的水耕表层，不能满足水耕人为土的诊断要求，其土壤在分类上属于潜育土土纲。

2.2 潜育水耕人为土的成土母质 调查发现，母质类型对潜育水耕人为土的形成有一定的影响。在浙江省范围内，出现潜育水耕人为土的成土母质包括湖沼相沉积物、粘壤质和粘质河流沉积物、粘壤质和粘质海相沉积物，及洪积物和岩石风化物的再积物。总体上，这些母质形成的土壤质地偏粘（主要为粘壤或粘土），出现潜育特征的土层有机质均在5g/kg以上。在砂壤质和有机质含量低于5g/kg的土层，即使地下水位较高，也很少出现潜育特征。这是因为潜育化过程是以铁的还原作用为主的生物化学过程，需要有充分的水分和丰富有机质，只有当有机质易分解部分在淹水条件下被微生生物厌气分解消耗大量氧气才可形成土壤强还原条件。另外，母质的酸碱性和土壤氧化铁形态的差异也会影响土壤潜育化的发展。一般情况下，酸性和中性母质上易发生潜育化，而石灰岩来源的母质中因富钙较难形成潜育水耕人为土。而在含结晶较好氧化铁的土壤（如红砂岩和紫色砂岩发育的水耕人为土）也较难形成潜育特征。

2.3 土地利用方式对潜育水耕人为土形成的影响 调查表明，在相似的地貌的情况下，双季稻种植区比水旱轮作区地下水位高，更易形成潜育水耕人为土。近年来种植制度的改变在一定程度上改变了水耕人为土的形态特征，由稻田改种茭白、莲藕、菱、席草或发展稻田养鱼（或稻鱼鸭模式），可导致这些农田及周边农田地下水位的提高，促进其它类型的水耕人为土向潜育水耕人为土方向发展，这种方式形成的潜育特征是次生潜育化过程的结果。

3 结论

（1）微地形是影响潜育水耕人为土形成的最重要的成土因素，潜育水耕人为土主要分布在水网平原的碟形洼地、垟心或湖沼地带，滨海平原的低凹地块，河谷平原的漫滩的洼地或牛轭湖及山丘谷地的“垅底田”与“垅心田”中。

（2）成土母质性状对潜育水耕人为土的形成有明显的影响，其成土母质主要为湖沼相、河流沉积物、海相沉积物及岩石风化物的再积物，具有较高的有机质含量，质地主要为粘壤至粘土，多显酸性和中性。

（3）潜育水耕人为土分布区的地下水位多在30～55cm。长期种植茭白、莲藕、菱、席草或发展稻田养鱼，可促使其他类型的水耕人为土向潜育水耕人为土转变。

参考文献

[1]中国科学院南京土壤研究所土壤系统分类课题组.中国土壤系统分类检索（第三版）[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2001：1-55.

[2]全国土壤普查办公室.中国土壤[M].北京：中国农业出版社，1995：1-50.

[3]何万胜，李卫红，童成立.江汉平原农田渍害与土壤潜育化发展现状及治理对策[J].土壤与环境，2000，9（3）：214-217.

[4]全国土壤普查办公室.中国土壤普查技术[M].北京：农业出版社，1992：704-771.

[5]赵其国，龚子同.土壤地理研究法[M].北京：科学出版社，1989：1-30.

[6]章明奎.土壤地理学与土壤调查技术[M].北京：中国农业科学技术出版社，2011：280-307.

[7]龚子同，张甘霖.人为土研究的新趋势[J].土壤，1998，30（1）：54-56.

[8]李伟波，徐琪.地形因素对太湖地区水稻土的发生与肥力的影响[J].土壤，1982，14（6）：215-219.

[9]浙江省土壤普查办公室.浙江土壤[M].杭州：浙江省科学技术出版社，1993：266-390.

[10]中国科学院南京土壤研究所土壤系统分类课题组.土壤野外描述、水热动态观测方法及土壤信息系统（中国土壤系统分类用）[M].北京：科学出版社，1991：1-30. （责编：张宏民）