水稻土(水耕人为土)是我国重要的土壤资源,其在维持我国粮食安全和环境健康方面具有积极的意义。近二十多年来,随着我国城市化进程的加快与种植业结构的调整,我国南方地区有大面积的水田被长期转变为蔬菜地、林地和旱地。为深入了解这一转变对土壤性态及土壤类型演变的影响,本文以我国南方地区不同类别的水稻土及其改旱作后的系列耕层土壤及剖面土壤为研究对象,开展了水田改旱作后土壤性态及类型演变的研究；采集的耕层土壤共4个系列,分别为腐心青紫泥田改旱系列(QY)、青紫泥田改旱系列(TS)、青粉泥田改旱系列(TJ)和粉泥田改旱系列(JY),共67个土样；采集的土壤剖面共5个系列,分别为腐心青紫泥田改旱系列(QYP)、青紫泥田改旱系列(TSP)、青粉泥田改旱系列(TJP)、小粉泥田改旱系列(JYP)和黄泥砂田改旱系列(QTSP),共15个土壤剖面,63个分层土样。本研究以耕层土壤理化性质、微生物学性质及土壤剖面形态特征、铁锰氧化物组成的演变为研究主线,应用物理、化学和分子生物学等分析手段,采用时空互代的研究方法,系统探讨了水田改旱作(简称水改旱)过程中土壤理化性质、微生物学性质演变规律及土壤发生学特性、氧化还原形态特征模式的变化特点,并以诊断层和诊断特性为基础探讨了水改旱后土壤类型演变及分类归属,为深入理解水田改旱作对土壤性态、类型及生态环境的影响,预测水改旱后土壤质量的长期变化趋势,完善我国土壤系统分类及促进土壤(地)资源的可持续利用提供理论依据。获得的主要结果如下：1.水田改旱作后耕层土壤性质的变化特点水改旱后,腐心青紫泥田、青紫泥田、青粉泥田和粉泥田改旱系列耕层土壤中>0.25mm水稳定性团聚体含量呈下降趋势,其中粉泥田改旱系列耕层土壤中>0.25mm水稳定性团聚体含量降幅最大；随着水改旱年限的增加,耕层土壤pH值、有机质和盐基饱和度呈下降趋势,其中粉泥田改旱系列土壤pH值整体降幅最大,该系列土壤有机质含量降幅最小,粉泥田改旱系列土壤盐基饱和度降低最明显；改旱后,4个水改旱系列耕层土壤颗粒组成和阳离子交换量变化不明显。水改旱后,腐心青紫泥田、青紫泥田、青粉泥田和粉泥田改旱系列耕层土壤全氮和碱解氮含量呈现降低趋势,其中粉泥田改旱系列耕层土壤全氮和碱解氮含量降幅最大,而腐心青紫泥田水改旱系列土壤全氮和碱解氮含量降幅最小。水改旱后,4个水改旱系列耕层土壤全磷、全钾和有效磷含量呈增加趋势,其中腐心青紫泥田改旱系列土壤全磷含量增幅最大,粉泥田改旱系列土壤全钾含量增加最明显,腐心青紫泥田和青粉泥田改旱系列土壤有效磷含量增幅最大；改旱后,腐心青紫泥田、青粉泥田和粉泥田改旱系列耕层土壤有效钾含量呈增加趋势,其中腐心青紫泥田改旱系列土壤有效钾含量增幅最大,青紫泥田改旱系列土壤有效钾含量先轻微降低后趋于稳定。水改旱后,腐心青紫泥田、青紫泥田、青粉泥田和粉泥田改旱系列耕层土壤微生物生物量碳、氮及微生物商显著降低(P<0.01),其中粉泥田改旱系列土壤微生物生物量碳降幅最大；4个水改旱系列耕层土壤呼吸强度明显减弱(P<0.01)；耕层土壤脲酶和酸性磷酸酶活性显著增加(P<0.05),耕层土壤过氧化氢酶活性显著降低(P<0.05)。水改旱后,在土壤水分、养分及通气性等环境因子的影响下,水田与改旱作后土壤间土壤微生物群落结构和基因多样性差异明显；4个水改旱系列耕层土壤中微生物磷脂脂肪酸总量和种类显著降低(P<0.01),革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌比值显著下降(P<0.01),好氧细菌与厌氧细菌比值显著增加(P<0.01)；4个水改旱系列耕层土壤中细菌、真菌、放线菌和原生动物在土壤微生物中所占比例均发生改变。改旱后,腐心青紫泥田、青紫泥田、青粉泥田和粉泥田改旱系列耕层土壤养分胁迫都显著增强(P<0.01),土壤微生物多样性指数降低。冗余分析和聚类分析表明,土地利用方式对土壤微生物多样性的影响要大于利用年限对土壤微生物多样性的影响。2.水田改旱作后土壤剖面性态的变化特点水改旱后,由于土壤类型的差异,腐心青紫泥田、青紫泥田、青粉泥田、小粉泥田和黄泥砂田改旱系列土壤剖面形态及发生学特性变化的趋势和速率略有差异；整体表现为表层和亚表层土壤形态及发生学性质变化较明显,而表下层土壤变化不太明显。水改旱后,腐心青紫泥田、青紫泥田、青粉泥田、小粉泥田和黄泥砂田改旱系列土壤地下水位均呈下降趋势(水稻收获后),其中青紫泥田改旱后地下水位下降最为明显；青紫泥田、青粉泥田、小粉泥田和黄泥砂田改旱系列土壤剖面中土壤结构体的大小呈增大趋势,但腐心青紫泥田改旱系列土壤表层和亚表层土壤结构体由块状转变为碎块状结构,大小呈减小趋势。改旱后,5个水改旱系列土壤剖面表层和亚表层土壤基质颜色色值基本保持不变,但亮度和彩度增加,其中青粉泥田改旱系列土壤颜色变化最明显,5个水改旱系列土壤剖面中表下层土壤颜色整体变化不明显；水改旱后,各发生层土壤容重和坚实度整体上呈增加趋势,孔隙度呈降低趋势。改旱后,5个水改旱系列土壤剖面的表层和亚表层土壤中铁锈斑纹及锈色根孔等新生体数量明显减少,腐心青紫泥田、青紫泥田和小粉泥田改旱系列土壤剖面的表下层土壤新生体数量及大小变化不太明显,而青粉泥田改旱系列土壤剖面的表下层土壤新生体变化相对较明显。不同水改旱系列土壤剖面相对比,青粉泥田改旱系列土壤剖面的氧化还原强度变化较大,土壤淀积层中铁锰结核较多,并在改旱后数量增多,硬度增加,其它水改旱系列土壤剖面中铁锰结核数量较少,改旱后变化不明显。水改旱后,腐心青紫泥田、青紫泥田、青粉泥田、小粉泥田和黄泥砂田改旱系列土壤剖面中铁、锰氧化物形态变化略有差异,总体上水改旱对土壤氧化铁的全量和游离态含量及其剖面垂直分布模式的影响不大；随着水改旱年限的增加,表层和亚表层土壤活性铁、络合铁、亚铁及水溶性铁含量总体上呈降低趋势,表下层(Br层、C层和G层)土壤活性铁、络合铁、亚铁和水溶性铁含量仅有轻微变化或变化不明显；剖面中土壤氧化铁的活化度总体呈现降低趋势,而铁氧化物的晶胶比呈现增加趋势。由于锰元素较铁元素活泼,因而改旱后锰元素在土壤剖面中的变化更加复杂多样。改旱后表层和亚表层土壤中全锰和游离锰含量较水田含量高,这可能与改旱后锰淋失减弱有关；由于游离锰主要以活性态存在,因而腐心青紫泥田、青紫泥田、青粉泥田和黄泥砂田改旱后表层和亚表层土壤中活性锰含量也较水田含量高,而5个水改旱系列土壤剖面表下层土壤活性锰含量变化不明显；随着旱作年限的延长和土壤剖面深度的增加,土壤络合锰含量呈降低趋势；水改旱后,土壤剖面中二价锰含量总体上呈现减少趋势,其中以表层土壤中二价锰含量变化为最明显。3.水田改旱作后土壤类型的变化按照《中国土壤系统分类检索》(第三版)检索顺序,根据检索出的诊断层和诊断特性,确定了供试土壤的系统分类类型。水改旱后,人为滞水水分状况消失,半个月以上时间因受水耕搅拌而具泥糊化的状况随之消失,因而水耕表层不复存在；且上界位于水耕表层底部的水耕氧化还原层也随之消失。界定水耕人为土的两个重要的土壤诊断层(水耕表层和水耕氧化还原层)消失后,这些土壤就不再满足水耕人为土的特征,因而它们在土壤系统分类中的地位也发生相应变化。水改旱后,在长期水耕条件下形成的粘化层和一些诊断特性依然保留在土壤中,并形成了一些新的诊断特性。依据上述检索出的诊断层和诊断特性,进一步确定改旱作土壤的系统分类类型。结果表明,长期种植水稻的腐心青紫泥田在系统分类中属于普通潜育水耕人为土,其改旱后的土壤可暂归为腐殖简育常湿淋溶土；青紫泥田在系统分类中属于底潜铁渗水耕人为土,其改旱后的土壤可暂归为普通简育常湿淋溶土；青粉泥田在系统分类中属于普通铁聚水耕人为土,其改旱后的土壤可暂归为普通简育常湿淋溶土；小粉泥田在系统分类中属于普通简育水耕人为土,其改旱后的土壤可暂归为普通简育常湿淋溶土；黄泥砂田在系统分类中属于普通铁聚水耕人为土,其改旱后的土壤可暂归为斑纹铁质湿润淋溶土。水改旱后样区不同类型水耕人为土转化为淋溶土纲中相应类型的土壤,表明人为的强烈影响可使土壤类型在短时间尺度内发生改变。