紅壤丘崗區(qū)潛育性稻田硫硅硼銅元素的有效性

1、紅壤丘崗區(qū)潛育性稻田硫硅硼銅元素的有效性向萬勝，李衛(wèi)紅，童成立（中科院長沙農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究所，湖南 長沙 410125）摘要：研究結(jié)果表明，紅壤丘崗區(qū)潛育性稻田中的冷浸田和爛泥田土壤有效硫含量相對較低，這兩種類型潛育田存在潛在性缺硫問題，故應(yīng)注意硫肥的施用。潛育性稻田土壤有效硅亦普遍低于非潛育性田，因而極有可能發(fā)生缺硅。與同母質(zhì)類型的非潛育性稻田比較，紅壤潛育性稻田土壤有效硼含量并無明顯差異，但第四紀(jì)紅土發(fā)育的潛育田土壤有效硼低于缺硼臨界值。部分潛育田土壤有效銅含量亦低于漬水土壤缺銅臨界值，這說明部分漬潛田存在缺銅現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：潛育性土壤；養(yǎng)分有效性；硫；硅；硼；銅 中圖分類號：S153 文獻標(biāo)

2、識碼：A 文章編號：1008-181X（2002）01-0053-04潛育性稻田是在地表漬水或地下水位偏高的條件下，由于土壤長期處于水分過飽和狀態(tài)而引起土壤水、肥、氣、熱狀況失調(diào)，導(dǎo)致土壤肥力退化而形成的一類低產(chǎn)土壤。它廣泛分布于丘陵谷地的沖、垅、坪田，以及受河、庫、塘等水體影響的漬水洼地，是我國南方紅壤丘崗地區(qū)的一種主要低產(chǎn)土壤類型。關(guān)于潛育性稻田土壤氮、磷和鉀及微量元素鋅的有效性，前人已作了大量的研究工作18。一般認(rèn)為，潛育田土壤的全氮含量并不低于非潛育田土壤，某些甚至高于非潛育田土壤；但由于存在的一系列障礙因子妨礙了有機氮的礦化，因而土壤有效氮的供應(yīng)常常低于非潛育田土壤，特別是在早稻生長

3、前期的低溫階段4。在潛育還原的條件下，易于發(fā)生脫磷脫鉀作用3，因而潛育田土壤有效磷和有效鉀的含量常常低于非潛育田，土壤缺磷的現(xiàn)象更是較為普遍5，6。潛育田土壤缺鋅也有較多的報道，但往往與土壤母質(zhì)類型有關(guān)，一般在石灰性母質(zhì)發(fā)育的土壤上發(fā)生較多5，7。根據(jù)潛育田土壤的形成特點及生產(chǎn)實踐的需要，我們重點對過去研究較薄弱或不甚明了的中量元素硫和硅及微量元素硼和銅的有效性進行了研究。1 材料與方法1.1 調(diào)查與取樣于1996年秋在“九五”國家攻關(guān)項目“湘北紅壤試驗區(qū)”及其周邊地區(qū)對潛育田的類型和分布狀況開展土壤調(diào)查，該試驗區(qū)位于湖南省桃源縣盤塘鄉(xiāng)境內(nèi)，主要土壤類型為紅壤及水稻土。土樣經(jīng)風(fēng)干磨細(xì)分別過20

4、、60和100目篩保存?zhèn)溆谩?.2 分析測定方法土壤全量及速效氮、磷、鉀的分析均采用常規(guī)方法。土壤有效硅的測定采用pH 4.0 的1 M NaOAc提取，土液比110，在40 下平衡5 h，每小時搖動1次，過濾，硅鉬藍法比色測硅。有效硫采用0.5 M CaH2PO4浸提，土液比為15，BaSO4比濁法測硫。土壤有效硼采用0.1% MgSO4煮沸5 min提取硼，土液比為12，甲亞胺法比色測硼。土壤有效銅采用0.1 M的HCl浸提，原子吸收法測定。2 結(jié)果與分析2.1 漬潛田的主要類型與分布特征調(diào)查結(jié)果表明，“湘北紅壤試驗區(qū)”潛育田約占水田總面積的20%，約占低產(chǎn)田總面積的60%。根據(jù)紅壤丘崗區(qū)

5、潛育田形成的微地貌特征、地下水特性及潛育化程度的差異，可將其劃分為以下3種類型。2.1.1 青泥田 這一類潛育田分布最廣、面積最大，約占潛育田總面積的50%以上，包括多種潛育化程度不同的水稻土，以及由于耕作不良所導(dǎo)致的次生潛育化水稻土。多分布在地勢較為開闊低平的沖、垅、坪田，以及河、渠岸邊與塘、堰、水庫壩下。土體構(gòu)型可為A（Ag）PgG、APgWgG或APWgG型等。土壤剖面具有明顯亞鐵反應(yīng)的青泥層，其在剖面中出現(xiàn)的位置與常年地下水位有關(guān)，土壤肥力狀況主要受不同土壤潛育化程度及母質(zhì)類型等因素的影響而差別較大。2.1.2 爛泥田 這類土壤是潛育田中潛育化程度最深、生產(chǎn)力最低的一種類型，土體構(gòu)型多

6、為Ag-G型。常年地下水位接近或高出地表，全剖面呈水分過飽和狀態(tài)。由于土質(zhì)粘重，加上不良的人為耕作方式（冬泡）的影響，土粒高度分散，常形成泥腳深陷的爛泥層，一般深達4050 cm，耕作困難。這類土壤多分布在地勢突然發(fā)生轉(zhuǎn)折的沖田或兩條山?jīng)_交匯處的“垅口田”；在泉眼附近也可形成爛泥田。土壤母質(zhì)多為質(zhì)地較為粘重的第四紀(jì)紅土、板頁巖和石灰?guī)r等。據(jù)統(tǒng)計，爛泥田有機質(zhì)多高達4%以上。有機質(zhì)分解緩慢，腐殖化程度差，有效養(yǎng)分缺乏，在未經(jīng)改良前，一般宜種植一季中稻。表1 漬潛田土壤有效硫的含量土壤類型樣本數(shù)平均值/(mg×kg-1)標(biāo)準(zhǔn)差變化范圍評價指標(biāo)/(mg×kg-1)冷浸田520.8

7、2.8916.825.13050高（不缺硫）爛泥田522.63.4116.826.81630中（潛在缺硫）青泥田631.63.7827.436.816低（缺硫）注：土壤母質(zhì)均為第四紀(jì)紅土2.1.3 冷浸田 這是一類受冷泉水影響而形成的潛育田，常分布于地形較為狹窄的丘崗沖田或山邊田。冷浸田的剖面構(gòu)型基本上與青泥田相似，區(qū)別在于灌溉水和地下水溫均很低。由于地下有冷泉水涌出，加上山蔭的遮蔽效應(yīng)，導(dǎo)致土溫比其它類型的潛育田更低，初春土溫上升比其它類型的漬潛田更為緩慢。冷浸田土體的滲出水含有大量亞鐵，與空氣接觸氧化后常成為紅色的“鐵銹水”。由于地下水位主要受泉水所控制，而地下泉水的涌出量則極大地受到降雨

8、量和丘崗植被蓄積水量的影響，故地下水位的高低與降雨量及丘崗植被覆蓋狀況密切相關(guān)。近年來，隨著丘崗地區(qū)森林植被覆蓋率的提高，冷浸田的分布有呈上升的趨勢。冷浸田的養(yǎng)分分解緩慢，有效養(yǎng)分更低，作物黑根死苗十分嚴(yán)重，一般只能栽培一季中稻。2.2 土壤硫的有效性3種不同類型漬潛田土壤有效硫的含量見表1?？梢钥闯?，潛育田土壤有效硫的含量為中等或偏高水平，均不屬嚴(yán)重缺硫類型。其中以青泥田有效硫含量較高，其值變化約在2737（mg/kg）之間，為基本上不缺硫類型；冷浸田和爛泥田有效硫含量相對較低，其值約變化在1727（mg/kg）之間，一般情況下不會發(fā)生缺硫，但隨著復(fù)種指數(shù)和產(chǎn)量水平的提高，有可能發(fā)生缺硫，故

9、屬潛在缺硫類型。然而，在生產(chǎn)實踐中人們常發(fā)現(xiàn)強度潛育的潛育田施用石膏可增加產(chǎn)量，除了在強還原條件下水稻易發(fā)生生理性缺硫外，這類土壤多屬潛在缺硫類型亦是其中的重要原因。因此，冷浸田和爛泥田必須注意石膏硫肥的施用。2.3 土壤硅的有效性表2 漬潛田與非漬潛田土壤有效硅含量的比較土壤類型母質(zhì)或母巖有效硅平均值標(biāo)準(zhǔn)差變化范圍評價指標(biāo)/(mg×kg-1)/(mg×kg-1)漬潛田第四紀(jì)紅土第四紀(jì)紅土第四紀(jì)紅土紅砂巖紅砂巖板頁巖板頁巖沅江沖積物沅江沖積物55.046.073.026.041.071.041.029.053.048.315.526.073.080.0供硅能力低80.012

10、0.0供硅能力中等120.0供硅能力高非漬潛田第四紀(jì)紅土第四紀(jì)紅土第四紀(jì)紅土紅砂巖紅砂巖板頁巖板頁巖沅江沖積物沅江沖積物81.0138.090.054.065.0133.079.063.052.083.930.052.0138.0注：為NaOAcHAc法提取硅雖然不是植物必需的營養(yǎng)元素，但至少對于象水稻等含硅量較高的禾本科植物的正常生長是必需的。硅對于促進水稻莖桿通氣組織的發(fā)育具有重要作用，因而有助于提高水稻根系氧化力。研究結(jié)果表明，潛育田土壤有效硅的含量明顯低于非潛育田土壤（見表2）。其土壤有效硅含量變化在2673 mg/kg之間，平均為48.3 mg/kg，比非潛育田土壤有效硅平均值低35

11、.6 mg/kg，屬供硅能力較低的類型。不同母質(zhì)類型的潛育田土壤有效硅含量差異較大，主要與土壤質(zhì)地等理化性質(zhì)有關(guān)，一般砂質(zhì)土低于粘粒含量較高的粘質(zhì)土9，如紅砂巖發(fā)育的潛育田土壤有效硅就明顯低于第四紀(jì)紅土母質(zhì)發(fā)育的潛育田（表2）；但對于同一母質(zhì)類型的土壤，潛育田土壤有效硅大多低于非潛育田土壤。潛育田施用硅肥一般都有較好的增產(chǎn)效果，特別是那些質(zhì)地較輕的砂質(zhì)土壤，更應(yīng)重視硅肥的施用。其增產(chǎn)原因一方面與其土壤供硅能力較低有關(guān)外，還可能與硅素養(yǎng)分有助于水稻葉面呼吸氣孔及微管束的發(fā)育，從而促進氧氣向根部的輸送，提高根系的氧化力有關(guān)。表3 漬潛田與非漬潛田土壤有效硼與銅的含量壤類型有效硼/(mg×

12、kg-1)有效銅/(mg×kg-1)缺乏指標(biāo)/(mg×kg-1)均值標(biāo)準(zhǔn)差變化范圍均值標(biāo)準(zhǔn)差變化范圍潛育田非潛育田0.410.450.0370.0970.360.480.310.591.622.090.2940.1941.312.051.862.47有效硼0.5有效銅1.5注：土壤母質(zhì)均為第四紀(jì)紅土。2.4 土壤微量元素硼和銅的有效性到目前為止，很少有人對潛育田土壤有效硼的供應(yīng)狀況開展專門研究，但是硼對于作物的生殖生長卻甚為重要，它與受精結(jié)實有關(guān)，花粉發(fā)芽與花粉管的伸長均需要硼，缺硼作物受精結(jié)實過程受阻。潛育田水稻后期常常發(fā)生貪青晚熟和穗而不實，導(dǎo)致空殼率高，水稻減產(chǎn)。這一

13、現(xiàn)象產(chǎn)生的原因也許與土壤的硼素供應(yīng)狀況關(guān)系十分密切。過去的研究表明，土壤有效硼的供應(yīng)狀況與土壤母質(zhì)類型、土壤pH等土壤理化性質(zhì)關(guān)系十分密切10，但強烈漬水還原條件下對硼素有效性的影響至今不甚明了。我們對第四紀(jì)紅土發(fā)育的潛育田土壤有效硼的研究結(jié)果表明（表3），與同一母質(zhì)類型的非潛育田相比，土壤有效硼的差異并不十分明顯，其含量變化在0.360.48 mg/kg之間，平均為0.41 mg/kg，但其值均低于缺硼臨界值0.5 mg/kg，這說明第四紀(jì)紅土母質(zhì)發(fā)育的潛育田土壤缺硼較為嚴(yán)重，必須注意施用硼肥。至于其它類型母質(zhì)發(fā)育的漬潛田情況如何，則有待進一步深入的研究。銅是植物生長發(fā)育所必需的微量營養(yǎng)元素

14、，我們過去的研究已表明，湘北紅壤丘崗區(qū)旱地紅壤存在缺銅現(xiàn)象，如花生施銅增產(chǎn)效果十分明顯，增產(chǎn)率為8%29%12；對于紅壤丘崗區(qū)潛育田銅的有效性則缺乏研究。在大多數(shù)土壤中，銅與土壤有機質(zhì)的絡(luò)合或螯合作用是控制銅的化學(xué)行為的主要反應(yīng)，因而缺銅的土壤主要是有機質(zhì)含量高的土壤，如泥炭土和沼澤土等11。潛育田由于長期處于漬水還原狀態(tài)，土壤有機質(zhì)易于累積，因而極有可能發(fā)生缺銅。研究結(jié)果表明，紅壤潛育性稻田土壤有效銅含量變化在1.312.05 mg/kg之間，平均為1.62 mg/kg，其平均值低于非潛育田土壤0.47 mg/kg（表9）。且有部分潛育田土壤有效銅含量低于漬水土壤缺銅臨界值1.5 mg/kg

15、，這說明部分潛育田存在缺銅的現(xiàn)象，這類土壤施用微量元素銅肥可能會有較好的增產(chǎn)效果。3 小結(jié)研究結(jié)果表明，紅壤丘崗區(qū)潛育性稻田中的冷浸田和爛泥田土壤有效硫含量相對較低，這兩種類型潛育田存在潛在性缺硫問題，故應(yīng)注意硫肥的施用。潛育田土壤有效硅亦普遍低于非潛育田，因而極有可能發(fā)生缺硅。與同母質(zhì)類型的非潛育田比較，潛育田土壤有效硼含量并無明顯差異，但第四紀(jì)紅土發(fā)育的漬潛田土壤有效硼低于缺硼臨界值。部分潛育田土壤有效銅含量亦低于漬水土壤缺銅臨界值，這說明部分潛育田存在缺銅現(xiàn)象。參考文獻：1 周壽球，李祖勝. 冷浸型潛育稻田改良試驗示范總結(jié)A. 見：湖南省潛育性水稻土改良協(xié)作組編. 潛育化水稻土成因及改良

16、技術(shù)研究論文集C，1984: 129-132.2 何電源. 潛育化水稻土的改良A. 見: 中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會學(xué)會工作部編. 中國土地退化防治研究: 全國土地退化防治學(xué)術(shù)討論會論文集C. 中國科學(xué)技術(shù)出版社，1990: 340-345.3 龔子同. 我國潛育化水稻土的形成、特性及增產(chǎn)潛力J. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1990，23（1）：45-53.4 中國科學(xué)院長沙農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究所潛育化水稻土改良協(xié)作組. 潛育性和次生潛育化水稻土的形成及改良途徑的研究總結(jié)報告J. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 1984: 1-20.5 向萬勝，古漢虎. 江漢平原四湖地區(qū)濕地農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況及主要障礙因子. 土壤通報, 1997，28

17、（3）: 97-100.6 向萬勝，古漢虎. 低湖區(qū)潛育化稻田施用鉀肥的效應(yīng)及對土壤氧化還原性狀的影響J. 土壤肥料，1997(2)：32-34.7 古漢虎，向萬勝，李 玲.濕地農(nóng)田低產(chǎn)土壤改良利用J. 長江流域資源與環(huán)境，1997，8（3）：294-298.8 Gong Zitong, Zhang Xiaopu. The formation, charact-erization, amelioration and utilization of gleyic paddy soil in ChinaA. In: Edward Marltby, Thomas Wollersen, eds. Soi

18、l and Their Management: A Sino-European PerspectiveC. London and New York: Elsevier Applied Science, 1990: 321338,9 向萬勝，何電源，廖先苓. 湖南省土壤中硅的形態(tài)與土壤性質(zhì)的關(guān)系J. 土壤，1993，25（3）：146-151.10 湖南省農(nóng)業(yè)廳. 湖南土壤M. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社，1989: 385-390.11 徐俊祥，董文瑞. 永久性及長期漬水的水稻土中銅的供給情況和銅肥效果J. 土壤學(xué)報, 1989，26（2）：149-157.12 張滿堂，古漢虎. 湘北紅壤試區(qū)紅攘旱土

19、銅的有效性及銅肥施用效果研究A. 見: 彭廷柏, 肖慶元主編. 湘北紅壤低丘崗地農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展研究C. 北京: 科學(xué)出版社，1995: 89-93. 13 張滿堂，古漢虎，彭佩清. 低產(chǎn)稻田肥料組配效應(yīng)研究A. 見: 彭廷柏, 肖慶元主編. 湘北紅壤低丘崗地農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展研究C. 北京: 科學(xué)出版社，1995: 83-88. Studies on nutrients availability of S, Si, B and Cu in gleyed paddy soils derived from red earthXIANG Wan-sheng, LI Wei-hong, TONG Cheng-

20、li （Changsha Institute of Agricultural Modernization, Academia Sinica , Changsha 410125, China）Abstract: In this paper, the availability of S, Si, B and Cu nutrients in different types of gleyed paddy soils derived from red earth was studied. It was found that cool gleyed paddy soils and pappy gleyed paddy soils had lower contents of available S, which were potentially deficient in S supplying. It was also found that the contents of available Si in gleyed paddy soils was markedly lower than those in normal paddy soils, whi