全 文 ：中国生态农业学报 2013年 6月 第 21卷 第 6期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jun. 2013, 21(6): 666−673


* 国家公益性行业(农业)科研专项(201003059)、国家科技支撑计划项目(2012BAD05B05)和湖北省农业科技创新中心项目(2007-620-001-03)资助
** 通讯作者: 熊又升(1963—), 男, 博士, 研究员, 研究方向为土壤作物养分协同技术、土壤改良和新型肥料开发。E-mail: yshxiong@126.com
徐祥玉( 1979—), 男, 博士研究生, 助理研究员, 主要从事土壤改良方面的研究。E-mail: xuxiangyu2004@sina.com
收稿日期: 2012-08-09 接受日期: 2013-02-28
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.00666
起垄和施肥对冷浸田土壤氧化还原状况的影响*
徐祥玉 1 张志毅 1,2 王 娟 1,3 熊又升 1** 袁家富 1 王时秋 4
(1. 湖北省农业科学院植保土肥研究所 武汉 430064; 2. 华中农业大学资源与环境学院 武汉 430070;
3. 武汉大学资源与环境科学学院 武汉 430079; 4. 湖北省咸宁市咸安区农业局 咸宁 437200)
摘 要 通过起垄和施肥试验, 研究不同措施对冷浸田土壤氧化还原状况的影响, 以期为冷浸田改良提供数
据参考。结果表明, 冷浸田土壤氧化还原电位介于−48.5~−198.0 mV之间, 远低于正常稻田(450~700 mV)。起
垄使 0~5 cm土层氧化还原电位有升高趋势, 但使>5 cm土层土壤氧化还原电位降低。冷浸田还原性物质总量
变化范围为 5.7~15.6 cmol·kg−1(起垄试验)和 7.7~16.0 cmol·kg−1(施肥试验), 起垄在短期内会提高土壤还原性物
质总量, 增施钾肥、锌肥和硅肥会降低土壤还原性物质总量, 而磷肥用量对土壤还原性物质基本无影响。0~25
cm和 25~50 cm土层土壤 Fe2+含量平均为 3 388.92 mg·kg−1和 3 356.39 mg·kg−1; 起垄 60 d后, 土壤 Fe2+含量随
着起垄高度增加而逐渐降低 ; 与不施肥(CK)、氮磷钾(NPK)处理相比 , 施钾量增加 20%(NPK2)、增加硅肥
(NPK+Si)和增加锌肥(NPK+Zn)可以大幅度降低土壤 Fe2+含量; 0~25 cm土层土壤 Fe2+含量高于 25~50 cm土层。
起垄和施肥使冷浸田土壤 Mn2+含量先降低后升高。
关键词 起垄 施肥 冷浸田 土壤氧化还原状况 氧化还原电位
中图分类号: S153.3 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2013)06-0666-08
Effect of ridging and fertilization on soil redox in cold waterlogged paddy fields
XU Xiang-Yu1, ZHANG Zhi-Yi1,2, WANG Juan1,3, XIONG You-Sheng1, YUAN Jia-Fu1, WANG Shi-Qiu4
(1. Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, China; 2. College of
Resources and Environment, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 3. College of Resources and Environmental
Sciences, Wuhan University, Wuhan 430079, China; 4. Xian’an Agriculture Bureau, Xianning 437200, China)
Abstract Soil redox was one of the most important chemical process in cool waterlogged paddy fields that occurred in the entire
process of soil development. It importantly influenced the migration and transformation of soil materials and determined biological
effectiveness of soil nutrients and contaminants. Soil redox research was still largely lacking in cold waterlogged paddy fields. The
effects of ridging and fertilization on the state of soil redox in cold waterlogged paddy fields were analyzed in this study to lay rele-
vant references for improving cold waterlogged paddy soils. An experiment of four ridge treatments [control (CK), ridge height of 10
cm (LG10), 15 cm (LG15), and 20 cm (LG20)] and eight fertilization treatments [CK (without fertilization), NPK (N 180 kg·hm−2, P2O5
90 kg·hm−2 and K2O 120 kg·hm−2), NP1K (N 180 kg·hm−2, P2O5 72 kg·hm−2 and K2O 120 kg·hm−2), NP2K (N 180 kg·hm−2, P2O5 108
kg·hm−2 and K2O 120 kg·hm−2), NPK+Zn (N 180 kg·hm−2, P2O5 90 kg·hm−2, K2O 120 kg·hm−2 and Zn 0.75 kg·hm−2), NPK1 (N 180
kg·hm−2, P2O5 90 kg·hm−2 and K2O 96 kg·hm−2), NPK2 (N 180 kg·hm−2, P2O5 72 kg·hm−2 and K2O 144 kg·hm−2), NPK+Si (N 180
kg·hm−2, P2O5 90 kg·hm−2, K2O 120 kg·hm−2 and SiO2 0.75 kg·hm−2)] was conducted to study soil redox in cold waterlogged paddy
fields. Results showed that soil redox potential was −48.5~−198.0 mV in cold waterlogged paddy fields, which was far lower than
that (450~700 mV) in normal paddy fields. Ridging increased soil redox potential in the top (0~5 cm) soil layer while suppressing it
in the lower (5~20 cm) soil layer. Total reductions in cold waterlogged paddy soils were 5.7~15.6 cmol·kg−1 under ridge treatments
and 7.7~16.0 cmol·kg−1 under fertilizer treatments. Ridging increased total reduction over the short-term. While applications of po-
tassic, zinc- and silicon fertilizer retarded total reduction, application of phosphate had no effects on total reduction. Average soil Fe2+
content was 3 388.92 mg·kg−1 in the 0~25 cm soil layer and 3 356.39 mg·kg−1 in the 25~50 cm soil layer. About 60 days after ridging,
soil Fe2+ content decreased with increasing ridge height. NPK2, NPK+Si and NPK+Zn treatments sharply decreased soil Fe2+ content
第 6期 徐祥玉等: 起垄和施肥对冷浸田土壤氧化还原状况的影响 667


compared with CK and NPK. Ridging and fertilization initially decreased soil Mn2+ content and then increased it in cold waterlogged
paddy fields.
Key words Ridging, Fertilization, Cold waterlogged paddy field, Soil redox potential, Redox potential
(Received Aug. 9, 2012; accepted Feb. 28, 2013)
冷浸田是指长期受水浸渍、以“冷、烂、毒、瘦”
为特征的水田, 在中国土壤分类系统中归属于潜育
土纲滞水潜育土亚纲冷浸水型水稻土。冷浸田是广
泛分布在我国江南地区的低产水田的一个主要类型,
全国约有 3 460 000 hm2, 占全国稻田面积的 15.07%,
占低产稻田面积的 44.2%[1]。湖北中稻平均产量约为
8500 kg·hm−2[2], 而冷浸田产量约为 3 000~4 500
kg·hm−2[1]。制约冷浸田水稻产量低的主要原因是长
期渍水导致的土壤结构差、毒害物质高、有效养分
低等一系列障碍因子的共同作用。
氧化还原状况是水稻土的重要物理化学性质之
一, 我国土壤氧化还原研究始于 20 世纪 50 年代初,
主要研究水稻土的氧化还原过程[3−4], 如水稻土 pH
与氧化还原电位(Eh)的相关性因水稻土性质不同而
不同 [5]; 确定了酸性硫酸铝提取土壤还原性物质的
方法 [6]; 水稻土中氧在不同层次的含量以及与土壤
氧化还原状况的关系 [7]; 水稻根部土壤氧化还原电
位高于外部 , 而小麦则刚好相反 [8]; 强还原条件对
水稻生长不利, 且过多亚铁离子(Fe2+)对水稻有毒害
作用[9]。20世纪 80年代以后研究扩展向热带、亚热
带地区自然林下可变电荷土壤、旱作土壤和水稻土
的氧化还原状况及还原性物质性质[10]。以上研究说
明, 我国对土壤氧化还原状况的研究主要集中在正
常水稻田、旱地以及林地, 对长期淹水土壤缺乏相
关研究资料, 而淹水条件下土壤氧化还原状况是土
壤的主要控制过程。
目前, 关于冷浸田土壤氧化还原状况的研究报
道较少[1]。长期泡水, 土壤处于长期厌氧状态, 可能
是造成冷浸田还原态铁和还原态硫毒害的重要原因
之一, 已有研究表明冷浸田土壤氧化还原电位远低
于正常稻田[10]。鉴此, 本试验针对土壤氧化还原状
况在冷浸田毒害形成中的重要地位, 以长江中游冲
垄冷浸田为研究对象 , 研究起垄和施肥对土壤氧
化还原状况的影响, 为针对性改良冷浸田提供科学
依据。
1 材料与方法
1.1 试验地自然条件
试验点选择在湖北省黄石市阳新县白沙镇土库
村, 地理坐标为 29°93′41.2556″~29°93′70.0250″N、
115°07′33.7306″~115°07′37.9667″E。属低山丘陵区,
北亚热带气候区, 年均气温 16.8 ℃, 无霜期 263 d。
年均日照时数 1 897.1 h, 日照率 44%, 年均降雨量
1 389.6 mm。土壤类型为酸性结晶岩发育而成的水
稻土, 种植制度为中稻−冬泡, 近年来抛荒严重。
1.2 试验设计
本研究所涉及的试验从 2011年开始, 试验点常
年种植中稻, 每年 6月初—10月底为水稻生长季节,
其余时间为空闲期。
试验 1: 垄作试验。设 4 个处理: 以不起垄(CK)
为对照, 设 3个起垄高度, 分别为 10 cm(LG10)、15 cm
(LG15)和 20 cm(LG20)。小区面积 20 m2, 每处理 3次重
复, 随机区组排列。2010年 5月 21日起垄, 所有垄作
处理垄宽 35 cm、沟宽 25 cm, 插秧密度为 30 cm×15
cm。施肥水平(kg·hm−2): N︰P2O5︰K2O=180︰90︰
120, 氮、磷、钾肥分别选择尿素、过磷酸钙和氯化
钾, 锌肥(大粒锌)水平为 3 kg·hm−2(Zn≥25%)。每个
垄作小区单独封闭, 保持水面与垄面持平, 因此不
同垄高处理具有不同的水面, 以保证水稻插秧后成
活。5月 22日插秧, 插秧 60 d后所有小区打开, 使
所有处理均处于同一水平面, 保持水面淹过 CK 处
理, 保持 1~2 cm水层, 后期水分管理中水面最高与
垄高 10 cm处理持平(下雨后)。供试土壤基本理化性
状为: 有机质 21.57 g·kg−1、碱解氮 141.84 mg·kg−1、
速效磷 5.31 mg·kg−1、速效钾 15.9 mg·kg−1、pH 6.1 (土
水比 1︰2.5)。
试验 2: 肥料试验。设 8个处理: CK(不施肥)、
NPK、NP1K、NP2K、NPK+Zn、NPK1、NPK2、NPK+Si。
NPK 处理施肥量(kg·hm−2)为 N︰P2O5︰K2O=180︰
90︰120, 氮、磷、钾 3种肥料分别选择尿素、过磷
酸钙、氯化钾; NP1K、NP2K施磷量和 NPK1、NPK2
施钾量分别为 NPK 处理中 P 和 K 的 80%、120%;
NPK+Zn 处理为 NPK 处理 +锌肥 (大粒锌 )3
kg·hm−2(Zn≥25%); NPK+Si处理为 NPK处理+硅肥
60 kg·hm−2(SiO2≥20%)。小区面积 24 m2, 3次重复。
2010年 5月 20日施肥, 5月 21日插秧, 拔节前保持
有水层, 拔节后根据水稻生长需要进行不定期排水,
土壤始终处于水分过饱和状态。供试点土壤基本理
化性状: pH 5.9(土水比 1︰2.5)、有机质 24.41 g·kg−1、
碱解氮 190.02 mg·kg−1、速效磷 3.58 mg·kg−1、速效
钾 31.8 mg·kg−1、全氮 0.19%、全磷 0.056%、全钾
1.93%。
668 中国生态农业学报 2013 第 21卷


两个大田试验水稻品种均为“Ⅱ优航 2 号”, 水
稻大田管理同正常大田。6月 16日追肥, 7月 2日和
8月 2日进行人工除草, 9月底按小区收获计产。
1.3 田间测试与样品测定
氧化还原电位采用氧化还原电位仪 (Orion
320P-83)田间原位测定, 分别在 6 月 19 日、7 月 3
日和 8月 3日的上午 8:00—12:00进行。测定步骤为:
每小区选 4 个点, 复合电极探头直接插到需要测定
的土壤深度, 然后横向移动 1~2 cm, 再向下插 1 cm
左右, 这样保证铂金电极与需要测定深度的土壤完
全接触。等显示屏 Eh读数变化比较稳定(1 min内边
幅在 1 mV之内)时进行读数。
土壤样品分别于 2011年 6月中旬(插秧后 25 d)、
7月上旬(插秧后 43 d)和 7月中旬采集(插秧后 57 d),
以定深泥炭钻(北京新地标公司生产)进行采样, 各
小区采集 0~25 cm和 25~50 cm两层土壤样品, 每层
取样 500~800 g, 密封, 当天送回实验室冷藏保存,
2~3 d内测定完毕, 还原性物质总量、Fe2+、Mn2+采
用硫酸铝浸提−容量法测定[6], 其他指标采用土壤农
业化学常规分析法测定[11]。
1.4 数据处理
所 有 数 据 采 用 Microsoft Excel 2010 和
Sigmaplot 10.0软件进行分析并制图。
2 结果分析
2.1 起垄高度对冷浸田土壤氧化还原电位的影响
从图 1可知, 所有处理的 Eh均低于 0 mV, 变幅
在−48.5~−198.0 mV之间, 说明在 6月中旬(分蘖期)
到 8 月初(抽穗期), 冷浸田土壤处于强烈还原状态,
没有经历一般意义上的氧化还原过程, 且 8 月 3 日
土壤 Eh明显低于 6—7月。6—7月份结果表明, 0~25
cm 土层的 Eh 没有明显提高, 可能原因是冷浸田土
壤在长期泡水后土壤孔隙度太差, 即使短期起垄晒
田也无法使氧气进入土壤内部。针对这种情况, 8月
3 日测定时分成不同深度测定(图 1), 结果显示 0~5
cm土层土壤 Eh明显高于 5~15 cm和 15~25 cm土层,
不同处理之间 Eh差异不明显, 说明氧气很难进入土
壤 5 cm深度。以上结果说明土壤Eh空间变异大[12−13],
在实际操作中很容易使不同处理间的差异被掩盖 ,
因此在田间测定中一定要坚持多点测定。
2.2 起垄和施肥对冷浸田土壤还原物质的影响
2.2.1 总量
长期厌氧环境导致冷浸田土壤还原性物质大量
累积, 还原性物质含量是土壤氧化还原状况的指标
之一[13]。对起垄后水稻大田生育期土壤还原性物质
总量进行测定, 结果见图 2。图 2表明, 土壤还原性
物质总量范围为 5.7~15.6 cmol·kg−1。在 0~25 cm土
层上, 还原性物质总量在 6 月 17 日、7 月 5 日和 7
月 19日的最高和最低处理分别是 LG20和 CK、LG20
和 LG10、CK和 LG15。在 25~50 cm土层变化趋势与
0~25 cm土层基本一致。起垄插秧时间为 5月 25日
左右, 从起垄到 6月 17日大约 20 d内, 由于要保证
水稻正常生长, 所有处理都需要有足够的水, 其中
CK 处理和 LG10处理基本处于淹水状态, LG15处理
和 LG20处理仅垄面露出, 因此整个土壤依然处于强
烈的还原状态。随着水稻生长, 田面水下降, 起垄处
理露出水面的面积逐渐增大, 土壤还原性物质逐步
降低。
从图 3 可知, 在不同施肥处理下, 土壤还原性
物质总量为 7.7~16.0 cmol·kg−1。0~25 cm土层, 3个
时期 NPK处理比 CK处理还原性物质总量稍高(6月
17 日)或基本一致, NP1K、NP2K 与 CK 处理基本一
致, 其他处理则在不同时期均有所降低, 其中 NPK2
处理分别比 CK 和 NPK 处理降低 41%和 51%(6 月


图 1 垄作对不同时期冷浸田不同深度土壤氧化还原电位(Eh)的影响
Fig. 1 Effect of ridge tillage on soil redox potential (Eh) at different depths of cold waterlogged paddy field at different periods
CK:不起垄; LG10: 起垄高度为 10 cm; LG15: 起垄高度为 15 cm; LG20: 起垄高度为 20 cm. 不同小写字母表示 LSD多重比较在 0.05水平
上差异显著, 下同。CK: no ridging; LG10: ridge height is 10 cm; LG15: ridge height is 15 cm; LG20: ridge height is 20 cm. Different small letters mean
significant difference at 0.05 level by LSD multiple comparisons. The same below.
第 6期 徐祥玉等: 起垄和施肥对冷浸田土壤氧化还原状况的影响 669



图 2 垄作对不同时期不同深度冷浸田土壤还原性物质总量的影响
Fig. 2 Effect of ridge tillage on total contents of soil reducing matters in different depths of cold waterlogged paddy field at
different periods


图 3 施肥对不同时期不同深度冷浸田土壤还原性物质总量的影响
Fig. 3 Effect of fertilization on total contents of soil reducing matters in different depths of cold waterlogged
paddy field at different periods
NPK: N︰P2O5︰K2O=180 kg·hm−2︰90 kg·hm−2︰120 kg·hm−2; P1: 72 kg(P2O5)·hm−2; P2: 108 kg(P2O5)·hm−2; K1: 96 kg(K2O)·hm−2; K2: 144
kg(K2O)·hm−2. Zn: 0.75 kg(Zn)·hm−2; Si: 0.75 kg(SiO2)·hm−2. 下同 The same below.

17 日), NPK+Zn 处理分别比 CK 和 NPK 处理降低
33%和 34%(7 月 5 日), NPK+Si 处理分别比 CK 和
NPK处理降低 34%和 28%(7月 19日)。25~50 cm土
层土壤还原性物质总量的变化趋势与 0~25 cm土层
基本一致。可见, 增加钾肥、硼肥或锌肥用量均可
降低土壤还原性物质总量。
2.2.2 Fe2+
土壤 Fe2+是最主要的还原性物质, 占土壤还原
性物质总量的 60%~80%左右[9]。起垄对冷浸田土壤
Fe2+含量的影响见图 4。0~25 cm土层, 所有处理在
7月 5日土壤 Fe2+含量最高; 6月 17日、7月 5日、
7月 19日 3个时期土壤 Fe2+含量最高与最低的处理
分别是 CK与 LG10、LG20与 LG10、CK与 LG15, LG10
比 CK的 Fe2+含量低 28.6%(6月 17日), LG15比 CK的
Fe2+含量低 23.5%(7月 19日)。25~50 cm土层土壤 Fe2+
含量在处理之间差异不大, 最主要的原因可能是起垄
对土壤的扰动仅限于表土, 底层土壤基本无影响。土
壤 Fe2+含量与还原性物质总量变化趋势一致。
从图 5看出, 0~25 cm土层, 3个时期土壤 Fe2+
含量与还原性物质总量变化一致, 且以 NPK2(6 月
17日)、NPK+Zn(7月 5日)和 NPK+Si(7月 19日)最
低, 分别比 CK 和 NPK 处理低 27%和 42%、27%和
27%、25%和 25%。25~50 cm土层土壤 Fe2+分别以
NPK2处理和 NPK+Zn处理较低。可见, 与还原性物
质总量变化趋势一致, 增施钾肥、锌肥和硼肥能降
低冷浸田土壤 Fe2+含量。
本研究表明, 起垄后 60 d 内(淹水为主), 不同
垄高处理对土壤 Fe2+含量的影响没有规律, 超过 60
d(干湿交替)则土壤 Fe2+含量随着起垄高度增加而逐
渐降低, LG20比 CK的 Fe2+含量低 15%; 不论起垄与
否, 0~25 cm和 25~50 cm土层土壤 Fe2+含量分别为
1 970.89~5 931.50 mg·kg−1 和 1 328.11~5 455.85
mg·kg−1, 平均 3 388.92±980.77 mg·kg−1和 3 356.39±
856.90 mg·kg−1。与 CK、NPK 处理相比, NPK2、
NPK+Si和NPK+Zn等处理可以大幅度降低土壤 Fe2+
含量, 这可能是施肥降低土壤还原性物质总量的主
要原因; 不论施肥与否, 0~25 cm和 25~50 cm土层
土壤 Fe2+含量分别为 1 963.60~6 521.26 mg·kg−1和
1 692.34~6 340.19 mg·kg−1, 平均 4 314.38±920.06
mg·kg−1和 3 625.10±915.30 mg·kg−1。可以看出, 不论
是起垄还是施肥, 0~25 cm 土层土壤 Fe2+含量高于
25~50 cm土层, 两层土壤 Fe2+平均含量均高于 3 300
mg·kg−1。
670 中国生态农业学报 2013 第 21卷



图 4 垄作对不同时期不同深度冷浸田土壤 Fe2+含量的影响
Fig. 4 Effect of ridge tillage on Fe2+contents of soil in different depths of cold waterlogged paddy field in different periods


图 5 施肥对不同时期不同深度冷浸田土壤 Fe2+含量的影响
Fig. 5 Effect of fertilization on Fe2+ contents of soil in different depths of cold waterlogged paddy field in different periods

2.2.3 Mn2+
起垄对土壤 Mn2+含量的影响与 Fe2+明显不同
(图 6), 图 6显示, 0~25 cm土层, 在 6月 17日起垄
明显降低土壤 Mn2+含量, LG10、LG15、LG20分别较
CK降低 22%、46%和 43%; 7月 5日则分别提高 22%、
61%和 61%; 7月 19日分别降低 2.6%、4.0%和 24.4%。
在 25~50 cm土层, 起垄对土壤Mn2+含量的影响趋势
与 0~25 cm土层基本一致。可见起垄对 Mn2+含量的
影响与 Fe2+、还原性物质总量的影响不同, 最可能的
原因是铁氧化还原体系和锰氧化还原体系所对应的
氧化还原电位不同所导致。
移栽一个月后(6月 17日), 在 0~25 cm与 25~50
cm 土层, NPK 处理土壤 Mn2+含量比 CK 提高, 而
NPK2处理则比 CK 略有降低, 其他处理与 CK 相比
差异不大; 移栽后 50 d左右(7月 5日), 0~25 cm土
层, NP1K、NP2K、NPK+Zn、NPK2、NPK+Si等处理
土壤Mn2+含量均高于 CK, 平均高 21%, 25~50 cm土
层则除 NPK1处理外, 其余处理均高于 CK, 平均高
67%, 尤其是NPK+Zn处理最高, 比CK高 149%; 移
栽后 2个月(7月 19日), 0~25 cm土层所有施肥处理
与 CK 之间无明显差异, 25~50 cm 土层所有施肥处
理均明显高于 CK, 平均高幅为 187%(图 7)。


图 6 垄作对不同时期不同深度冷浸田土壤 Mn2+含量的影响
Fig. 6 Effect of ridge tillage on Mn2+ contents of soil in different depths of cold waterlogged paddy field in different periods
第 6期 徐祥玉等: 起垄和施肥对冷浸田土壤氧化还原状况的影响 671



图 7 施肥对不同时期不同深度冷浸田土壤 Mn2+含量的影响
Fig. 7 Effect of fertilization on Mn2+ contents of soil in different depths of cold waterlogged paddy field in different periods

3 讨论
3.1 土壤 Eh
氧化还原电位(Eh)是反映土壤中氧化还原状况
的强度指标[14]。土壤 Eh一般范围为−450~720 mV[15],
本试验原位测定的冷浸田土壤氧化还原电位介于
−48.5~−198.0 mV之间, 属于强还原状态, 具有沼泽
化趋势[16]。自然土壤、旱作土壤 Eh介于 440~730 mV,
水稻土介于 670~−70 mV[10,12]。土壤氧化还原电位在
不同层次土壤表现不一致, 在自然林地表层土壤 Eh
为 400~560 mV, 比底层土壤低 80~220 mV; 经济林
表层土壤 Eh为 490~570 mV, 比底层土壤低 50~100
mV; 正常水稻土表层 Eh为 330 mV, 比底层土壤低
100 mV[17]。本研究表明, 在平作处理下, 0~5 cm、
5~15 cm 和 15~25 cm 土层土壤 Eh 分别为
−116.7±91.9 mV、−168.2±11.6 mV和−139.6±22.9 mV,
而不同起垄措施在 6月 19日和 7月 3日表现出提高
土壤氧化还原电位的趋势, 在 8月 3日则仅仅在 0~5
cm土层有此趋势。冷浸田土壤 Eh远低于自然土壤、
旱地土壤和正常水田, 且冷浸田土壤 Eh在表层与底
层的变化趋势与其他土壤相反, 说明冷浸田土壤在
长期淹水情况下, 土壤处于强烈还原状态, 起垄在
短时期内很难改变土壤氧化还原状况。
3.2 还原性物质总量
在长期渍水条件下土壤中的 O2 被迅速消耗掉,
紧接着其他氧化态物质如 NO3−、Fe3+、Mn4+、SO2−
依次作为电子受体被还原, 而土壤中最主要的还原
性物质是有机质, 在强烈的厌氧环境下, 还原性物
质如 S2−、Fe2+、Mn2+在土壤中大量累积, 构成障碍
因子, 使冷浸田土壤产生“毒”性[18]。本试验表明, 土
壤还原性物质总量变化范围为 5.7~15.6 cmol·kg−1(起
垄试验)和 7.7~16.0 cmol·kg−1(施肥试验), 起垄甚至
在短期内(60 d 左右)会提高土壤还原性物质总量 ,
增加钾肥、锌肥和硅肥会降低土壤还原性物质总量,
而磷肥用量对土壤还原性物质基本无影响。向万胜
等 [19]研究表明 , 与不施钾处理相比 , 施钾 (K2O)45
kg·hm−2和 75 kg·hm−2的处理还原物质总量分别降低
10.1%和 9.1%; 廖中建[20]研究表明, 在使用氮磷钾
肥的基础上添加硅肥, 还原性物质总量在水稻生长
前期升高, 后期慢慢降低。这说明施用钾肥对降低
土壤还原性物质总量具有明确效果, 施用硅肥则在
不同母质发育的土壤上表现一致。
3.3 Fe2+、Mn2+
保学明等[21]研究表明, 一般水稻土 Fe2+含量介
于 152~1 948 mg·kg−1, 且在不同母质发育形成的水
稻土中添加有机物后 Fe2+含量变化不同, 而沤水田
在不加有机物情况下 Fe2+含量可高达 4 433 mg·kg−1。
袁大刚等[22]研究表明, 川西漂洗水稻土 0~10 cm 层
Fe2+含量平均为 202.1±109.0 mg·kg−1。Lin等[23]研究
了马来西亚 Sabah 州 Borneo 岛北部 Manukan 岛淹
水土层和水分不饱和土层 Fe2+含量, 结果表明在水
分不饱和土层 Fe2+含量表现为 : 在低海拔为
530.83~1 571.71 mg·kg−1, 高海拔为 6 675.87 mg·kg−1;
在水分饱和土层表现为 : 低海拔为 174.64~448.31
mg·kg−1, 高海拔为 31 440.49 mg·kg−1。以上资料显
示, 土壤 Fe2+含量与母质、地形等自然因素关系极大,
水分含量对 Fe2+影响不大, 本研究表明, 施肥和起
垄等措施在短期内对土壤 Fe2+含量的影响有限。
Mn2+含量是另一个土壤氧化还原状况的指标 ,
锰对还原性物质的反应比铁更为敏感[24]。大量资料
显示, 土壤氧化还原状况[25]、种植制度[26]、肥料施
用[27]、温度和干湿交替[28]、水旱轮作[29]均对土壤锰
形态有影响, 但大多数研究从水溶态、矿物态、易
还原态、有机结合态等角度进行研究, 单纯研究土
壤 Mn2+的报道甚少。Lin 等[23]研究表明, 土壤水分
含量、地形等对 Mn2+影响不大。本试验结果显示, 在
0~25 cm 和 25~50 cm 土层, 起垄试验点: CK 处理
Mn2+含量分别为 190.35 mg·kg−1和 129.10 mg·kg−1,
672 中国生态农业学报 2013 第 21卷


起垄后平均含量为 220.95 mg·kg−1和 113.02 mg·kg−1;
施肥试验点: CK处理 Mn2+含量为 136.40 mg·kg−1和
98.88 mg·kg−1, 施肥后平均含量为 148.34 mg·kg−1和
144.02 mg·kg−1; 且起垄和施肥使冷浸田土壤Mn2+含
量先降低后升高。
4 结论
本研究针对冷浸田土壤的特点, 展开了起垄和
施肥对氧化还原状况影响的探讨, 结果表明, 冷浸
田土壤还原性物质总量、Fe2+以及 Mn2+含量远远高
于普通稻田, 明显具有沼泽化趋势; 起垄和施肥短
期内难以改变土壤氧化还原状况, 主要是因为土壤
结构差、水分含量高, 氧气很难进入; 使用钾肥、锌
肥和硅肥可以降低土壤 Fe2+含量, 从而降低土壤还
原性物质总量。
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