水稻土--人为土（2）

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表Y.9.2水稻土中各种氧化还原体系参加反应的顺序

    氧化还原反应                            pH＝7时的Eo(V)           实测Eh(V)

    O2+4H++4e=2H2O                                0.82                      0.65～0.3

    NO3-+2H++2e=NO2-+H2O                    0.54                      0.5～0.2

    MnO2+4H++2e＝Mn2++2H2O              0.43                      0.4～0.2

    FeOOH+3H++e＝Fe2++2H2O               0.17                      0.3～0.1  

    有机体系                                             -0.3～-0.2             0～-0.2

    SO42-+9H++6e＝HS-+4H2O                 -0.16                      0～0.15

    2H++2e ＝H2                                         0.414                   -0.15～-0.3

    甲烷发酵                                               一                        -0.2～-0.3

  （3）水稻土氧化还原状况的分级。综合土壤中氧化还原反应和作物生长的关系，土壤的      氧化还原状况按Eh范围可粗略地分为氧化、弱度还原、中度还原和强度还原四级（表      Y.9.3）。

      

表Y.9.3 水稻土的氧化还原状况分级

氧化还原状况          Eh范围                      反  应                                        作  物  生  长

  氧化                   400mV以上           O2占优势，各物质以           对旱作有利，水稻不太适宜

                                                            氧化态存在

  弱度还原          400-200mV              O2、NO3、-M4+还原                水稻生长正常，旱作已受影响

中度还原           200--100mV             Fe3+还原，出现有机还        旱作发生湿害

                                                            原物及SO42-还原

强度还原           -100mV以下           CO2、H+还原                          多量还原性物质可使水稻受害

                                                     

   3．土壤pH的变化                                 

   土壤淹水后pH向中性值趋近，即酸性土壤pH升高，碱性土壤pH降低。在淹水条件      下积累的高浓度CO2，使石灰性和碱性土壤溶液中的碳酸盐转化为重碳酸盐，pH随之降低。      酸性土壤淹水后，pH的上升与还原过程中质子（H+）的消耗有关。

    4．耕性

土壤的耕性与其质地、有机质含量、结构等有关。在水耕条件下，土壤大结构崩散为微      团体。所以，水稻土的耕性表现与旱作上有所不同，可分为以下一些类型：

（1）油性，又称糯性，其有机质含量为30克／千克左右，粘粒含量一般约为16%；质地适中，团聚体发育，疏松多孔，渗漏适当，微生物活性强，供肥能力高，稻根易伸展。

（2）僵性，又称粳性。其质地粘重，有机质较少，结构系数不高，土体致密紧实，干耕硬，起大块，湿耕粘，起泥条。粘土矿物多以l:1型高岭石为主。

   （3）起浆性，质地粘重，结构系数低，易起浆，泥层浮烂，栽秧时易产生浮秧。粘土矿物多以2:1型的水云母为主。

   （4）淀浆性和沉砂性，土壤的有机质和粘粒含量都低，而SiO2含量很高，一般在700克／千克以上。淀浆土中的粗粉粒与粘粒之比一般在2以上，沉砂土中砂粒与粘粒之比大于5。耕后易澄清，紧密板结，插秧困难，稻根不易伸展。

  （五）土壤养分的转化和还原性物质的毒害

    1．水稻土中养分的转化

   （1）氮素。在渍水嫌气条件下，土壤中有机态氮的矿化过程停留在氨化阶段，呈铵态氮（NH4+）积累。当Eh降至低于350毫伏的还原条件下，即发生反硝化作用，土壤中的硝态氮（NO3-）转化生成N2O和N2，造成脱氮损失。因此，稻田深施氮肥，不用硝酸盐氮肥等措施，能有效地减少反硝化脱氮的损失。

   （2）磷素。淹水后土壤磷的有效性增高，其主要原因有：酸性土中的铁、铝磷酸盐由于pH升高而水解；高铁磷酸盐还原成低铁磷酸盐而增加磷的溶解度；闭蓄性磷因包被的氧化，铁胶膜的还原性溶解而释放；碱性土中的磷酸钙溶解度因淹水土壤pH的下降而增大。因此，冬水田放干后土壤磷的有效性降低，应注意补充磷肥；水旱轮作田施用磷肥时，应掌握旱作重施、水稻轻施的原则。

   （3）钾素。土壤的速效钾一般以交换性钾为主体。在渍水还原条件下，土壤溶液中的Fe2+、Mn2+、NH4+离子增多，促使交换性钾更多地转入溶液，一则提高钾的有效度，二则增加钾的淋失。

   （4）微量营养元素。水稻土渍水后，Eh降低，由于铁、锰的还原，致使铁、锰、铝的效性增大，锌、铜的有效性降低，而硼则不受渍水的影响。

2．还原性物质的毒害

     在强烈还原的条件下，水稻土中的亚铁、硫化氢等还原性物质可能积累到毒害水稻的浓度。据部分大田的资料，南方水稻受害的水溶性亚铁临界浓度大约是50～100毫克／千克。在土壤亚铁总量高的基础上，酸性是导致水溶性亚铁增加的重要条件。我国水稻土中一般都有足量的亚铁、亚锰等离子与硫离子形成难溶性的硫化物，所以水稻土中实际存在的硫化氢量一般均低于水稻受害的临界浓度（约0.07毫克／千克）。因此，硫化氢对水稻的直接毒害并不是一个普遍问题，但江西红壤新开田水稻生长受害的局部部位的H2S量可达0.68毫克／千克。从理论上讲，在下述情况下可能发生硫化氢的毒害：①土壤施人大量新鲜有机物质，在高温下骤然渍水时所产生的亚铁、亚锰量不足以使硫离子全部沉淀；②南方强淋溶型的砂质水稻土中有大量的有机质，而含铁量可能不足；③南方沿海的“反酸田”放干后，又灌水立即种稻，低pH会使分子H2S量过高。

    此外，在土壤施入大量的新鲜植物残体后，随即灌水栽秧，尤其在冷性田，还有可能出现有机酸的毒害。有机酸是有机物质嫌气分解的中间产物，土温较低时易于积累。一般以乙酸的数量最多，丁酸次之，甲酸、丙酸、乳酸等很少。但丁酸对水稻的毒害最大。一般认为可以把10-3摩尔／升作为水稻返青期活性有机酸的毒害诊断指标。

   （六）水稻土剖面的层次发育

    自表而下水稻土剖面的发生层可依次分为淹育层（Aa）、犁底层（Ap）、渗育层（P）、潴育层（W）、脱潜层（Gw）和潜育层（G）等，并根据其组合或构型进行水稻土的分类。

淹育层（Aa）即水稻土的耕作层，是所有水稻土共有的特征层，也是剖面中受人为活动影响最深刻、物质和能量交换最活跃的土层。在淹水季节，表层呈氧化态，其余部分处于还原状态，为不成型的泥浆。在干旱季节，随着排水落干后形成块状、碎块状或粒状结构，沿根孔、裂隙有锈纹锈斑。

犁底层（Ap）本质上是耕层的一部分，厚度10厘米左右，由农机具挤压和粘粒等淀积而成，较上紧实，容重增大，多为片状或扁平块状结构，结构面有铁、锰斑纹。犁底层具有托水、托肥和调节水分渗漏等的作用。

渗育层（P）位于犁底层之下，由季节性淹灌水的渗淋作用发育而成，此层多为大棱柱状结构，结构面上有腐殖质和粘粒淀积形成的灰色胶膜和少量的铁、锰斑纹。

潴育层（W）是经长期地下水升降作用而形成的土层，多呈小棱块状或小棱柱状结构，结构面上有暗灰色胶膜和多量的铁、锰斑纹，以及铁、锰结核。有人将此层称为斑纹层或水耕淀积层，认为是水稻土区别于其它土壤的诊断层。

脱潜层（Gw）的前身是沼泽或潜育型母土的潜育层，经排水疏干及实行水旱轮作后，原潜育层开始向潴育层过渡，初显棱块状结构，有铁、锰斑纹。

潜育层（G）是长期渍水形成的还原层，一般呈青灰色或蓝灰色，游离铁的活化度高，无结构，状如泥浆。