潜育作用简述

潜育作用是主要的成土过程之一。关于潜育作用的定义,有人认为“潜育作用是在渍水条件下铁的还原作用,以致形成灰蓝到灰绿色的土体,其上或有或无黄棕色或褐色的斑纹与铁锰结核”(Buol等,1976)。

受潜育作用影响的土壤多集中于低洼或相对低洼的地区。由于水分充足,植物繁茂,土壤有机质明显累积,或形成腐殖层,或形成泥炭层。

潜育土分布情况潜育土零星分布于世界各地,除高山沼泽外,主要集中于河谷平原、湖泊洼地及河口三角洲地段。如果把受季节性还原作用影响的土壤包括在内,这类土壤几乎可占世界土壤的五分之一。

我国潜育土的分布情况是,由北向南及由沿海向内陆过渡其比例逐渐减小,而人工潜育土(水稻土)所占的比例则由北向南渐增。人工潜育土的80%多分布于淮河以南的亚热带地区,主要集中于第一阶梯地带。

潜育土虽是一种重要的土壤资源,但由于多水以及因有机质的嫌气分解而累积相当数量的有毒物质,可以妨碍作物的生长。

潜育作用的主要过程潜育作用的发生应具备两个条件,一是渍水,包括常年渍水和季节性渍水,二是有机物质的嫌气性分解,只渍水而不伴有有机质的嫌气分解不能发生潜育作用,而有机质的嫌气分解又须以渍水为前提。由于有机质的分解,夺取介质中的氧气,变价元素被还原,而且有机质分解的中间产物和最终产物又与矿质颗粒相互作用,从而引起了一系列的物理化学过程。

有机质的分解与累积

土壤是由气、液、固三相组成的多孔体。土壤和天然水中都会有一定数量的氧气,当土壤淹水后,土壤空气被排出,随着有机物质的分解,有机还原性物质消耗土壤与水中的氧,进而夺取矿物中的结合态氧,从而导致变价元素的还原淋溶。

水中饱和氧的含量与温度有密切的关系、在20℃时,其含氧量为每升9.2毫克,14℃时为10.4毫克。不同来源的水的含氧量各异。例如用于灌溉的塘水在20℃时,平均含氧量为每升8.3亳克。水稻土中的舍氧量较低,氧化层为每升8.3毫克。

有机质在淹水条件下的分解与积累是一个十分复杂的过程。一般来讲,有机质可分为易分解部分和难分解部分。易分解部分为糖类和蛋白质类,如果气温较高,这些物质在渍水条件下在1周内即大量分解,在3周左右进入分解盛期,一个月之后便可大部分解掉。难分解部分为纤维素和木质素,这些物质分解所需的时间较长,彻底分解所需的时间视土壤条件而异,少则半年,多则1年以上。在其分解过程中,产生一系列的中间产物,例如醇类与酚类等。最终产物根据分解条件为好气还是嫌气而异,前者为CO,硝酸盐、硫酸盐及腐殖物质,后者除CO2与腐殖物质外,还有H2、CH,、NH3、胺类、硫醇类及泥炭(Ponnamperuma,1977)。2

潜育性土壤的主要类型水稻土的潜育作用

一般来说,水稻土中的潜育过程是其前身沼泽土、潜育土或草甸沼泽土所残留的。也就是说这一过程正向着减弱的方向发展,但如人为的灌溉不当和管理不善,这一过程也可能加强。但是不管残留的还是发展着的潜育过程在水稻土形成中都是不能忽视的。

水稻土在淹水还原条件下,除Fe、Mn外,P、K的迁移强度也大大增加。Ca、Mg的绝对量也有增加。这就说明在淹水还原条件下,铁的还原减少了土壤对磷的固定,提高了磷的活性,由于亚铁离子的增加,一部分阳离子被置换出来,从而增加了钾、钙、镁以及钠的淋失的可能性。同时,硅酸铁复盐被还原,也可增加硅的活性。最近的材料表明在潜育条件下,铝也并不是不活动的。这样,从土壤地球化学角度,把一系列元素迁移与潜育过程联系起来,使潜育过程的内容更加广泛。

植稻土壤潜育状况的区分

考虑到潜育过程对水稻生长的影响,我们根据土壤的氧化还原状况,将植稻土壤中的潜育状况大体上分为下列五种:

1.沤水潜育:表面常年沤水、通体水分饱和、全剖面处于还原状态、实际上全层潜育。

2.全层潜育:全剖面水分饱和,在水稻收获后,表层处于接触空气条件下,除表层外均呈还原状态。

3.上位潜育:耕作层、犁底层以下即为潜育层。即剖面上部呈氧化态,而下部呈还原态。

4.下位潜育耕作层、犁底层下已形成淀积层。潜育层出现于50—60厘米以下。

5.犁底潜育:一般犁底层呈潜育状态。在剖面中氧化层和还原层(群众称为青泥层)之下又有氧化层。底层或有或无潜育层,视起源的土壤而定。

当然,这只是主要的几种,而不是全部。3