地下水动态对水稻土化学组成的影响-土壤与环境生态关系

1985年10月至1986年4月，我们在长港农场高沟分场低湖田分层取样，测定其化学组成（表2）并根据表2分析结果计算了各土层铁铝率（Fe2O3/Al2O3）、锰铝率（MnO/Al2O3）和盐铝率（CaO+MgO+K2O+Na2O/Al2O3）（表3、表4、表5）

表2　长农高沟分场低湖田土体化学组成（占烘干土%）

表3　长农高沟分场低湖田水稻土铁铝率

表4　长农高沟分场低湖田水稻土锰铝率

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表5　长农高沟分场低湖田水稻土盐铝率

上述分析与计算结果表明，1985年10月中旬至1985年12月底，当分场井水和低湖田潜水位由高向低变化时，水稻土各层铁铝率减小，其含铁量逐月递减；然而1986年1月初至2月底，随着农田潜水位升高，水稻土各层铁铝率增大，2月份土壤含铁量明显提高，因为此时自下而上的水分移动对自由铁的重新分配起了重要作用。但进入4月下旬以后，当地降水显著增多，农田潜水位已升到土壤上层，于是发生了铁的还原与漂洗作用，使4月土壤各层铁铝率下降，其含铁量明显减少。联系4月底土壤中下层的氧化还原电位151～101mV来看，当这种水稻土pH值为7.5～8.0时，该Eh值显然在铁还原临界Eh值之下。

关于土壤各层锰元素的迁移情况，1985年10月中旬至1985年12月底，随着农田潜水位降低，各土层锰铝率增大，土壤含锰量提高。但从1986年1月初至4月底，当潜水位逐月上升时，土体各层含锰量呈下降趋势，特别是当4月底潜水埋深达到0.50m时，上层土壤锰元素因还原而发生淋洗，从而相对集中于中下层。这说明，土壤各层锰含量的多少与农田潜水位的高低呈负相关。由于锰的还原临界Eh值比铁高得多，水田土壤Eh值一般都在锰还原临界Eh值之下，故该地低湖田上层1986年4月29日测定的Eh值尽管达到421mV（表1），然而土壤中锰元素还原淋溶却比铁元素强烈得多。

土体各层盐铝率从1985年10月至1986年1月是逐月增大的。这反映各土层CaO、MgO、K2O、Na2O总量逐月上升，其原因显然与地下水质的季节变化有关。据1985年9月6日长港农场井水水质分析，其中含Ca2+89.2mg/L，Mg2+35.2mg/L，K+0.9mg/L，Na+21.5mg/L，而该井1986年2月24日水质分析结果是，Ca2+97.2mg/l，Mg2+37.1mg/l，K+1.0mg/L，Na+21.9mg/L。可见，该农场枯季地下水上述阳离子是增多的，加上冬季降水少，淋溶作用弱，上述离子通过土壤毛管水运动向上迁移，这就是各土层盐铝率升高的原因。可是，1986年1—4月，本区降水逐月递增，淋溶日益加强，土壤各层CaO、MgO、K2O、Na2O总量逐月递减，因此各土层盐铝率呈逐月下降的趋势。

令人关注的是，本区地下水动态对低湖田水稻土重金属元素迁移及其含量变化颇有影响。据对长港农场的洪枯季水土样品分析，1985年9月6日水样含锌量为1.04mg/L（已超标）是1986年2月24日水样含锌量（＜0.02mg/L）的50多倍。该地与水样同时采取的水稻土上层（40～50cm）样品含锌量，分别为120.0ppm和114.lppm。另外，洪枯季土样含铜量分别为48.1ppm和44.2ppm，这些情况均与梁子湖水含铜、锌量偏高有关。至于水稻土上层含铅量，洪枯季土样分析结果分别为35.8ppm和41.6ppm，这反映土壤铅含量从洪季到枯季有所提高。据此，若本区枯季地下水位长年提高，就可能导致低湖田土壤铅元素的聚集超标。我们对鄂东其他地区沿江旱地和低湖田的研究，亦发现类似情况。