第六章-低产水稻土的改良

低产水稻土改良ameliorationoflowyieldpaddysoil一.水稻土的分布和形成(一)水稻土（paddy)分布水稻土的概念：人工灌溉耕种条件下形成的水耕表层和水耕氧化还原层的土壤。也称为人工水成土。水稻土可形成于有灌溉条件并长期种植稻谷的任何土壤类型上，有一定种稻历史的地区就有水稻土的分布，从温带到热带均有水稻土分布，而以亚洲最为集中。我国水稻土面积最大，大约占全国耕地面积的1/5，主要分布在秦岭、淮河以南地区。中国水稻面积3.8亿亩，占全国耕地面积的25%，稻谷产量占粮食总产量43%。我国水稻生产在世界稻作中占有重要地位，1985年至1990年6年平均，我国水稻播种面积占世界水稻播种面积的23%，仅次于印度，居世界第二位。但稻谷总产量却占世界稻谷总产量的36.8%。居世界首位。(二)形成条件水稻土的形成需具备3个条件：第一，建立田面灌溉水层，须在原土壤基础上平整土地，围埂建田。第二，修建灌排渠系，按照水稻生长要求，在生育期内调节灌溉。土体内常形成较强的直渗水流或侧身水流。第三，水耕与旱耕交替，水耕是减少者80~90天，多者200余天。然后种植旱作物或者排水冬闲，土壤中还原与氧化条件也随着交替进行。母质：水稻土可以直接起源与通常的母质，也可以从其它土壤发育而来。后者更常见。二、形成条件(三)水稻土的形成过程热量是决定水稻生产重要条件之一。1.水耕表层土壤糊泥化水耕表层土壤糊泥化，因为长期水耕机械搅拌而使水田耕作层（0~18cm)土壤原有的结构破坏，变得无结构和糊泥化，在落干后常呈无结构，或大块结构。耕层的底部因机具的不断压实而形成比上部紧实粘重的犁地层。2.机械淋洗过程水稻土接纳的灌溉水量一般高出旱耕地数十倍。每年每公顷灌溉几百到几千立方米水，其中有20%~30%水经土体渗漏，而补给地下水或流入沟渠，这就形成了淋溶淋洗作用的稳定动力。（1）机械淋溶分散的土壤粘粒分散于水中随重力水携带产生的向下迁移，附着在下部裂隙孔壁或结构面上，久之形成了渗育层的形态特征。（2）溶解淋溶土体内物质形成真溶液，随渗漏水迁移。不同土壤中淋溶的主要物质则不同。（3）还原淋溶某些元素被还原后，溶解度大大增加，迁移能力也大大提高。最主要的是铁和锰。土色灰斑化，直到下层孔隙中遇到含氧空气而被氧化沉淀，形成杂色铁锰锈纹锈斑。（4）络合淋溶土壤中有机质分解时产生各种有机酸及醇类，可以与土体内的钙、镁、铁、锰等金属离子以螯合物的形态而迁移。络合淋溶可以使溶解度很小的元素发生淋溶。3.腐殖质的累积与分解过程水田土壤有机质的分解较慢，腐殖质化系数较高，腐殖质累积明显。与母土相比，水稻土的有机质含量增加，组分变简单。（四）水稻育的剖面构型主要土层1、耕作层（A）：也称淹育层2、犁底层（P）：位于耕作层之下，较紧实，渗透性和通气性较弱，有托水托肥的作用3、淀积层（B或W）：氧化还原交替所形成，有的人叫它潴育层。4、潜育层（G）：长期淹水所致（五）高产水稻土的特征1.剖面特征深厚的耕作层，适当发育的犁底层，水气协调的潴育层，在适当深度内出现潜育层。2.适宜的渗透性10-15mm/day地下水在0.6-1米以下。鳝血黄泥土3.良好的结构性和耕性4.中偏粘的质地：中壤、重壤或轻粘5.土壤有机质含量：高产水稻土有机质平均含量在3%以上.6.丰富的养分7.协调的保肥供肥能力高产水稻土CEC大于10cmol/kg（五）高产水稻土的特征高产水稻土的局部特征--“鳝血”二、低产水稻土的基本类型低产水稻土是具有不良土壤物理性状或含有害化学物质以及障碍的水稻土。低产水稻土分布于世界各地稻区，在中国不仅分布广泛，面积大，而且类型多。低产水稻土是一种增产潜力很大的土壤，经改良后，对农业增产潜力有重大作用。产地区水稻单产已经达到600kg以上，而低产田上的水稻单位面积产量还只有200~300kg，这些低产田温藏着巨大增产潜力，若把这些低产田改造成中、高产田，那么，即使不扩大种植面积，也会对全国水稻生产产生巨大影响。我国南方各类稻区高、中、低产田分布状况及比重种稻状况不同地区稻田面积（万亩）百分率稻谷产量(kg/亩)早稻中稻和一季晚稻双季晚稻面积(万亩)百分率亩产kg/亩面积(万亩)百分率亩产kg/亩面积(万亩)百分率亩产kg/亩长江中下游区低产田中产田高产田27.35730.8%38.9%30.3%2712332943081.03734.8%46.7%18.5%3032733133086.63325.1%34.2%40.7%31327031031410.28719.5%33.9%46.0%207144173211西南地区低产田中产田高产田7.29721.1%37.1%41.8%30924826433528628.9%36.6%34.5%2992582902996.79720.7%46.3%33.0%31525327934521473.8%24.8%1.4%140119198243华南地区低产田中产田高产田12.92232.1%48.3%19.0%2562432602605.94331.4%45.3%23.3%27326527528872710.0%40.6%49.4%2431962102516.25231.8%51.3%16.9%232227247253（一）低产水稻土的成因低产水稻土的成因较为复杂，基本分：第一类：自然因素影响下所形成包括地形、地貌、地质、水文、气候等各种自然条件。如山地丘陵区低洼地由于地下水的汇集常成为冷烂田；页岩及其它泥质岩生成粘结田；砂岩类及其它沉积砂生成沉砂田；在降水量小，蒸发量很大地区，土壤盐分随地下水上升在表层聚积，成为盐化水稻土。第二类：人为因素如连年淹水耕作，使土壤还原物质大量增加，结构破坏；多年过量施用石灰或灌水中碳酸钙含量很高，则以生成石灰板结田；工厂矿山排出的废水，废渣污染稻田，造成减产。在自然因素和人为因素作用下，形成低产水稻土障碍有：土壤物理性质方面：土壤质地方面砂粒或粘粒过多，土壤结构不良以致形成大块或土粒过于分散，耕层太深或太浅、土体排水、通气状态严重不良或漏水漏肥严重，土温太低。土壤化学性质方面：有酸性强或可溶性盐多、土壤中亚铁、亚锰、活性铝、硫化物及有机酸等危害，土壤被铅、铬、汞、砷等矿物或废水污染等。障碍因素间的相互关系：各种障碍因素之间并非孤立存在，而是可以互相影响，一种因素可以派生另一种或几种因素。在排水不良的粘重土壤中，如果地下水位高和受泉水的影响，必然导致土温低，并因常年淹水或软糊泥层深厚，常有强烈的潜育化作用产生，又带来亚铁等危害。砂性土壤中常是通气透水性强，漏水漏肥严重，导致养分缺乏；在强酸性土壤中则因各种阳离子流失，而养分缺乏，留存的活性铝、铁多而造成危害；强含硫量高又处在还原状态下的土壤，则以产生硫化氢毒害。在碱性较强的钙质土壤中则易产生磷、铁、锌等缺乏症。低产水稻土的障碍因素（二）低产水稻土的基本类型低产水稻土的划分依据：1.田中明（A.Tonaka）等着重从土壤酸度及其与养分供应和毒害元素的关系，将亚洲湿地土壤中的低产田分为强酸性土、酸性土极碱性土等类型2.桑切兹（P.A.Sanchez）等根据肥力容量系统在研究联合国粮农组织所提出的世界土壤图的基础上将属于湿地土壤的低产土壤概括为硫酸盐土、深泥炭土、浅泥炭土、盐土、碱土、骨质土等类型。3.中国将低产水稻土类型作了较为系统的的划分，划分的依据和原则是以土壤中的障碍因素为依据，几种障碍因子同时存在的则以起主导作用的因素作为划分依据，然而在根据主要因素所表现的程度以及次要因素作进一步划分，形成三级分类系统。（南京土壤研究所提出）第一级：根据限制土壤肥力的主导因素及改土方向化分第二级:相当于水稻土的分类种土属一样，即限制肥力主导因素及改良方向相同，但表现程度和方式有所差异。第三级:是二级分类以下差异，表现在土壤改良具体措施不同低产水稻土的分类表一级二级三级冷烂田沤水田冬水田冷浸田烂泥田冷浸田锈水田青泥田粘结田粘土田胶泥田粘土田胶泥田石灰板结田石灰板结田石灰硬底田沉板田淀浆田沉沙田漏沙田淀浆田沉沙田漏沙田盐渍田盐渍田磺酸田盐渍田磺酸田毒质田重金属矿毒田砷毒田硫毒田重金属矿毒田砷毒田硫毒田三，低产水稻土的改良青泥土（一）冷浸田改良ameliorationofcoldspringpaddysoil冷浸田是长期积水的强潜育性低产水稻土。又称冷浸性水稻土。其主要特征是土壤水分处于饱和状态，还原作用强，剖面构型为A-G型或AG-G型。是我国低产水稻土的一个主要类型，全国约有346万hm2，占全国稻田面积的15.07%，占低产稻田面积的44.2%。分布：主要分布在中国南方山区谷地、丘陵低洼地、平原湖沼低洼地，以及山塘、水库堤坝的下部。冷浸田是因为长期浸水形成的强还原性土壤，根据冷浸特征可分为冷浸田和沤水田两类。冷浸田受山谷冷泉水的影响，水土温度低；沤水田分布于湖滨水网地区或平原的洼地，地下水位高，但丁开阔，日照充足，水土温度没有冷浸田那么低。问题：冷浸田类的土壤有效肥力很低，水分过多，水、肥、气、热肥利因素不协调，还原性物质多，对水稻生长不利，且土烂泥深，难于耕作。（一）冷浸田改良1.低产的原因：（1）水土温度低：水稻根系发育的最适的土壤温度为30~320C,低于150C时，根系生长活动微弱。水稻分蘖的最适水温为32~340C，水温低于220C，分蘖十分缓慢。冷浸田一般分布在高山水冷的山区或丘陵谷地，这些地方日照时间短，水温低。山区平均温度一边较平原地区低50C左右。而山区泉水温度就更低，尤其是夏季，山泉水的温度较邻近的田面水温度低6.0~8.30C，加之水的热容量大，温度不易提高，早春土壤温度低于水稻分蘖所需温度，所以秧苗的返青和分蘖很慢，发僵，水稻植株矮小，难于成穗。低温抑制了微生物的活动，冷浸田微生物的数量一般较正常水稻土低，生物活性也弱。资料冷水田细菌、放线菌、真菌、好气固氮菌和好气纤维分解菌的数量分别为平原地区高肥田的20~30%、4~31%、6~11%8~34%、24~27%，氨化细菌和硫化细菌强度为其64~81%、36~63%，微生物活动弱，土壤中有机质分解慢，养分供应失调。（一）冷浸田改良（2）有效养分缺乏：冷浸田有机物指分解慢而大量积累，其含量一般都在2.5%以上，高者可达5%，全氮一般在0.2%左右，与同地区肥力较高的土壤相近，这类土壤潜在肥力高，但因水热条件不良，有机物质矿化率低，一般C/N10，冷水田下层C/N20，分解释放慢，满足不了水稻生长的需要。此外，有些冷浸田的粘粒淋溶作用强烈,引起土壤的阳离子交换量和盐基饱和度下降,土壤保肥能力减弱，加之大量亚铁离子又从土壤粘粒中代换一部分养分,转入土壤溶液而随水流失,使有效养分更加贫乏。冷浸田中钾、磷甚缺，保肥性能低，土壤缺磷缺锌成为僵苗主要原因。（3）土烂泥深：烂泥天和锈水田的地表水常与地下水相连，终年渍水，土粒高度分散，呈烂泥糊状。更因高处细泥随水汇集，泥脚不断加厚，一般深达30~50cm，容重仅为0.6~0.8g/cm3,土壤承载力小，不利于耕作，水稻难于立秧，易“飘秧”或“浮秧”；生长后期则易倒伏。通透性差，气体交换弱，土壤处于还原状态，氧化还原电位低，一般小于100~120mv，甚至为负值，水稻黑根现象严重。（一）冷浸田改良（4）还原性物质多，还原性强：水稻对土壤氧化-还原电位有一定的适应性，如在pH=7时，土壤溶液的Eh值在10~120mv范围内较适宜，然而，冷浸田氧化-还原电位很低。冷浸田因含有大量有机、无机还原性物质，有机态还原性物质有甲烷等分解中间产物；无机还原物质则是在有机还原性物质的作用下所形成的亚铁、亚锰、和硫化物，可以直接或间接抑制水稻生长，当土壤的Eh值在-185mv以下，盛行铁的还原过程。除硫化氢的毒害外，亚铁也不可忽视，烂泥田亚铁量为27~76ppm，锈水田为43~260ppm,，平均为108ppm。而水稻受害的亚铁临界浓度为50~100ppm，亚铁越高水稻受害越重。现象：亚铁增加，水稻发生僵苗、黄叶、根系发育不良，严重影响生长。土壤硫化物还原，