低产水稻土改良amelioration of lowyield paddy soil

对具有不良土壤物理性状或含有害化学物质以致障碍水稻和其他作物正常生长发育的水稻土所采取的改良措施。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，而且类型较多，经改良后对农业增产有重大作用。
低产水稻土的成因 成因十分复杂，基本上可分为两类：第一类是自然因素影响下形成的，包括地形、地貌、地质、水文、气候等各种自然条件。如山丘区的低洼地由于地下水的汇集常成为冷烂田，页岩及其他泥质岩类生成粘结田，砂岩类及其他沉积砂生成沉砂田；在降水量小、蒸发量很大的地区，土壤中盐分随地下水上升向表层积累而成为盐土，当辟为水稻田后有的仍然含有影响作物生长的盐分。第二类是人为因素影响下形成的，如连年淹水耕作，使土壤还原物质大量增加，结构被破坏；多年过多的施用石灰或灌水中碳酸钙含量很高，则易生成石灰板结田；工厂矿山排出的废水废渣污染稻田，造成低产。
在自然的、人为的因素影响下所形成的水稻田的障碍因子很多。土壤物理性质方面的有土壤质地中的砂粒或粘粒太多，土壤结构不良以致形成大块或土粒过分分散，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，土温太低等。土壤化学性质方面的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、锌、铬、汞、砷等矿物或废水污染等。
上述各种障碍因素或危害因子都不是孤立存在的，各种因素可以相互影响，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，如地下水位高和受泉水的影响，必然导致土温较低，并因常年淹水而软糊泥层深厚，常有强烈的潜育作用产生，又带来亚铁等的危害。在砂性土壤中常是通透性强、漏水漏肥严重，而致养分严重缺乏。在强酸性土壤中则各种阳离子流失而养分贫乏，留存的活性铝、铁多而造成危害。含硫量高而又处在还原状态下的土壤，则易产生硫化物，特别在酸性条件下生成的硫化氢毒害最为严重。在碱性较强的钙质土壤中则易产生磷、铁、锌等缺乏症。
低产水稻土类型 低产水稻土类型划分标准尚不一致，划分方法也有差别。田中明(A.Tonaka)等着重从土壤的酸碱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、酸性土及碱性土等类型。桑切兹(P.A.Sanchez)等根据肥力容量系统在研究了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。中国将低产水稻土类型作了较为系统的划分。划分的原则是以土壤中的障碍因素作为依据，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，然后再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。兹以中国科学院南京土壤研究所提出的低产水稻土类型为基础，并略作修改补充，将低产水稻土按三级分类列表如下：

低产水稻土分类表

一级	二级	三级
冷烂田	冷浸田	烂泥田 冷浸田 锈水田 青泥田
	沤水田	冬水田
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

以上五类低产水稻土的形成及其低产原因各异。
冷烂田 分布于中国南方各省的山间谷地、丘陵区的低洼地段及湖泊周围，都是由于地下水位过高和排水不良而产生的。导致水稻低产的主要原因是水温、土温、氧化-还原电位值均较低，土壤中积累较多的亚铁与硫化物，土粒分散、容重小，有效养分缺乏，烂泥层深厚等。
粘结田 分布在中国南方各省的山丘区，是在其风化物或残积物中粘粒占的比例很大而又缺乏有机质的条件下生成的。土壤中物理性粘粒高达80%左右，有机质含量在1%～1.5%之间，土壤干燥时收缩强烈，土层中可出现数十厘米深的大裂缝，耕作时形成大土块，不易碎裂，土壤结构性差、耕层浅，根系活动受阻，氮营养供应不足，有效磷也被固定而减少。
沉板田 在中国南方各类地形上成片状分布，大片的有几百公顷，小片的几十公顷。其生成原因：一是砂岩类的风化物或残积物造成；二是由洪水所夹带的大量砂粒沉积所致； 三是土壤经过长期的强烈物理淋溶，粘粒被大量带走而剩下粉粒及砂粒。这种土壤的主要特性是含砂量高，粘粒缺乏，有机质含量很低，保水保肥性能差，养分供应严重不足，耕耙不起浆，容易板结。
盐渍田 主要分布在中国北方内陆及滨海地带，系由盐渍土垦种的稻田。土壤中含有较多的氯化钠、碳酸钠、重碳酸盐及硫酸盐等，致使禾苗受害。在华南沿海地带，还有含碳酸盐及氯化物较少的酸性硫酸盐土，它的含硫量较高，排水后氧化成硫酸，土壤呈强酸性反应，同时伴有活性铝等危害。
毒质田 主要分布在一些矿山和工厂附近，由废水、废渣进入稻田而生成。在污染物中有重金属矿如铜、锌、铅、锰、铬、汞等，非金属矿有砷、硫等。重金属矿与非金属矿常混合存在，在有机废水中常含有酚、苯等。这些污染物有的直接危害作物生长，有的可通过食物链而危害人畜。
低产水稻土改良的基本途径 各种低产水稻土改良必须根据土壤中不同障碍或危害因子及其产生的原因有针对性的采取措施。由于土壤因素比较复杂，各种障碍因素又互有关联，因而必须抓住其主导因素兼顾其他因素，采取综合措施治理。改良的基本途径如下：
调控土壤水分运动 稻田土壤水分运动有特殊规律。适当的渗漏性是稻田中土壤水、肥、气、热协调的基础。渗漏性太强则将耗水过多，养分也随之流失；过弱则通气不良，还原作用增强，微生物活性降低，供肥能力减弱。调控土壤渗漏量的关键是使土壤地下水保持适当的深度。一般来说，地下水应在50厘米以下，并在稻田的淹水层与地下水层之间有渗漏层。土壤渗漏量与土壤一系列性质有关： ❶质地，是影响渗漏量的主要因素，日渗漏量依粘土、粘壤土、壤土、砂壤土、砂土的顺序而增大，相差可达一倍甚至几倍。
❷稻田土壤的干缩性状，土壤干旱时引起缩裂、漏水。缩裂的宽度和深度与土壤质地、有机质含量有关，高温下迅速干裂的粘质土壤裂缝宽而深，但富含粘粒和有机胶体的土壤在灌水后膨胀也大，砂质土壤则相反。土壤缩裂还与结构有关，良好的结构性有利于增加土壤渗漏性，土壤缩裂后比长期浸水的渗漏量可增加一倍以上。
❸土壤容重，容重大则土壤渗漏量和导水性减少。
❹稻田犁底层的紧实度，对于控制渗漏量有重大作用，愈紧实则渗漏量愈小。
❺土壤粘土矿物类型，高岭石膨胀较小，淹水后对粘粒间粘闭的影响小，有较大的渗漏性； 蒙脱石当吸水时层间膨大，渗漏量小。
❻粘粒吸附性离子种类，对土壤的膨胀与粘闭有重要影响，被钠、钙离子饱和的土壤，因粘闭而影响水分运动。此外，土壤中盐的浓度对土壤持水量及透水性也有影响，盐分浓度及湿度高时，渗漏量很小，但当土壤干裂后则裂缝大而不易闭合，渗漏量增大。在调控土壤水分运动时，考虑上述各种有关因素是极为重要的。
增进稻田土壤肥力 水稻土的肥力是各种物理化学性质的综合反映，土壤有机质在其中具有特殊功能。有机质是各种营养元素的主要来源，它在养分供应的种类上有多样性，在供应时间上有均衡性。有机质分解过程中所产生的酶及其他激素有利于作物生长。土壤有机质能改进土壤物理性。土壤的孔隙性及结构性随土壤有机质高低而改变，增加土壤有机质可使土壤容重降低、孔隙增加，从而避免或减少土壤的板结或粘闭现象。施入或生物体回归到稻田土壤中的有机质，与旱地土壤中有机质的分解和积累有差异。稻田在淹水条件下，有机质分解在前期比旱地快，中后期比旱地慢，而最终产物积累较多。由于稻田土壤中有机质腐解是在嫌气条件下进行的，首先产生挥发性的有机酸如醋酸、丙酸、丁酸等，随后有机酸减少而产生甲烷等。为避免有机酸危害水稻生长，宜在栽插水稻前提早施用有机肥。稻田土壤中有机物分解和重组后的产物，主要是形成有机-无机复合胶体，其形成的腐殖质量的多少和品质的高低，除了决定于有机质增加的数量外，还与稻田利用情况有关。水旱轮作时不仅有利于腐殖质总量的增加，而且能提高胡敏酸与富啡酸的比值，这将有利于结构的形成和土壤改良。种植绿肥、施用厩肥、秸秆还田是增加土壤有机质的主要措施。
改善土壤结构性 土壤结构性是土壤空隙的基础，而大小孔隙的组成又决定着植物根系穿透、水分保持、土壤排水和通气性能。格林兰德(Greenland)提出各种大小空隙的功能： 根据植物根径的大小，土壤孔隙中必须有一定比例的大于2.5×10^-4米的孔径才便于植物根系的穿透； 为了有利于排水，空隙容积中大于5×10^-4米的孔径必须占10%以上； 为了水分在土壤中的储存、便于为植物吸收利用，则又必须有10%的直径为5×10^-7～5×10^-5米孔隙。要使土壤保持适宜的大小孔隙组成决定于多种因素，其中结构的组成居于十分重要的地位。稻田土壤结构的形成与破坏有与旱地不同的特点，土壤的干湿交替起着重要作用。在淹水条件下，土块不断分散； 随着淹水时间的增长，可使大小结构遭致破坏，土粒处于高度分散状态。在干旱情况下，土壤脱水收缩； 拆裂成大土块。自然条件下的干湿交替、冷热交替与冻融交替，对大土块的破碎，起着重要作用。土块的细碎程度还与耕作方式和犁耙方式有关，畜力耕作的细碎效果较小，机械耕作的细碎效果大。土壤破碎的最终要求是大小土块配比恰当，大小孔径组合适宜。因此，良好的耕作措施与水旱轮作相结合是确保稻田土壤具有适宜结构组合的关键。
排除和减少毒物危害 水稻土的毒物来自土壤本身或外来的污染物质。来自土壤本身的有盐碱、亚铁、活性铝、硫化物等。外来的污染物质，有各种重金属矿、非金属矿以及有害有机物等。各种毒物的危害决定于在土壤溶液中的浓度。各种毒物的溶解度及其对作物的危害，又决定于土壤的酸碱度、土壤氧化-还原电位及土壤溶液中共存的其它离子的种类与数量。几乎所有金属元素的溶解度都与土壤pH值有关，在酸性土壤中易于溶解，而且酸度愈大溶解度愈大，毒害也愈大。如As、Hg、Cr、Mn、Cu等毒害，常在酸性和弱酸性土壤中因其溶解度增大而对作物造成危害。降低土壤酸度则可减少毒害。稻田淹水期土壤处于还原状态，对于多种矿物质如As、Mn、Cr、Hg、S等，常因其被还原而增加了溶解度，因而增加其毒性。改种旱作（通过氧化作用可减少其溶解度）水旱轮作在一定程度上可以降低毒害。增施有机肥料可减轻矿毒危害。有机质能与多种矿毒(如As、Cr、Cd、Hg等)通过络合作用而明显降低毒害。此外，对各种易溶性的毒害物质，可通过灌水淋溶，排除毒物。