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目前利用土壤时间序列探讨土壤发生的研究很少涉及不同母质水耕人为土的动态变化过程。虽然不同母质起源的土壤淹水种稻后都可以发育为水耕人为土,但母质不同很可能会导致其演变特征存在一定的差异,因此母质或起源土壤如何影响水耕人为土的发育过程也是人为土研究中一个值得探讨的问题。论文选择南方丘陵区紫色砂页岩(广西龙胜)、第四纪红黏土(江西进贤和鹰潭)和红砂岩(江诬鹰潭)母质发育的水耕人为土,基于时间序列(时间-地形序列),从土壤形态、基本理化性质、矿物学和磁学等方面研究水耕人为土发生演变过程。结果表明:
(1)成土母质(或起源土壤)在水耕条件下可以明显影响黏粒与SOC(有机碳)的演变特征(母质对SOC累积的影响作用主要通过影响细颗粒含量表现出来)。水耕人为土中Fed(游离铁)的迁移与转化受成土母质(或起源土壤)影响很小,主要受外部人为淹水的成土环境影响。硅酸盐铁(Fet-Fed)在水耕条件下相对稳定,而Fed相对容易变化,从而影响了Fet(全铁)的迁移与分布。
(2)黏粒的大量淋失会对土壤中元素的迁移与分布产生重要影响:SiO2全量相对富集,Al2O3全量相对亏损;而K2O、P2O5和CaO等全量变化受施肥等耕作管理的影响比较大。所以应该避免使用SiO2、Al2O3、K2O、P2O5和CaO等参数来指示丘陵区水耕人为土的发育程度。TiO2在水耕人为土中相对稳定,建议作为南方丘陵区水耕人为土的稳定元素来指示其他元素的迁移率。
(3)第四纪红黏土母质起源土壤的MS(磁化率)和IRMs(软剩磁)相对较高,紫色砂页岩和红砂岩母质起源土壤的MS和IRMs相对较低。三种母质的起源土壤种稻后上层土壤的MS和IRMs都大幅度下降,在很短的时间内就降低到一个极低的数值,而下层土壤的MS和IRMs降低没有上层显著,紫色砂页岩和红砂岩母质土壤下部的一些层次较起源土壤甚至是增加的,种稻年限较短的土壤(PG11与RS11)增加尤为明显。表明酸性土壤(pH介于5-6)中Fe2+的氧化可以提高土壤的MS与IRMs值,而长期的淹水还原可以降低土壤的MS与IRMs值。另外,水耕人为土中新生的亚铁磁性矿物主要集中在黏粒,而黏粒中的亚铁磁性矿物在淹水还原过程中更容易被破坏。在水耕人为土亚铁磁性矿物的演化过程中母质(或起源土壤)并没有起到主导作用,而人为淹水的成土环境可能具有主导作用。
(4)紫色砂页岩母质起源土壤的黏粒矿物以高岭石为主;第四纪红黏土母质起源土壤的黏粒矿物以高岭石、伊利石与β-三羟铝石为主;红砂岩母质起源土壤的黏粒矿物以1.4 nm过渡矿物、高岭石与β-三羟铝石为主。种稻土壤的黏粒矿物与其起源土壤很相似,具有非常明显的继承性。水耕人为土发生能引起黏粒矿物的变化,但黏粒矿物变化的趋势和强度可能与土壤矿物(或起源土壤)自身有关。这三种母质的土壤种稻后黏粒矿物的变化大体可以分为两种情况:含钾矿物高的紫色砂页岩母质土壤种稻后,脱钾现象较明显(脱钾作用主要集中在非黏粒部分),黏粒矿物随之有一定的变化(高岭石相对含量降低,1:1绿泥石-蛭石相对含量增加);含钾矿物低的第四纪红黏土和红砂岩母质土壤种稻后,脱钾现象不明显,黏粒矿物变化相对要小(种稻土壤较起源土壤伊利石略有增加,但种稻土壤之间相差不大)。尽管如此,在氧化铁的迁移转化与水耕人为土剖面形态发育过程中黏粒矿物相对稳定。
(5)种稻土壤各发生层的HI(发生层指数)与HD(发生层距离)呈极显著正相关,其形态特征的演变与理化性质的演变存在密切联系。不同母质土壤种稻后发育速率不同,第四纪红黏土母质土壤的平均发育速率最快,紫色砂页岩土壤次之,红砂岩母质土壤最慢;在同一母质土壤中,不同发生层的发育速率也不相同,一般而言,上层土壤的发育速率更快。在水耕人为土的发育过程中,土壤的发育速率可能主要受起源土壤的影响。