紫色土

概述我国地域辽阔，各个地区的气候、温度、水分等自然地理条件的差异较大，使得各地区的土壤呈现出不同的颜色。

北方地区多黑土和黄土，南方地区多红壤、黄壤，四川盆地的土壤呈紫色。

土壤之所以呈现不同的颜色，是由于其中含有不同矿物质的缘故。

棕壤和红壤里含有丰富的铁质。

红壤是当铁质发生高度氧化后形成的，棕壤也是如此。

黄壤是铁质尚未能高度氧化，所以呈现黄色。

含有石英、正长石、高岭土较多的土壤，大多是淡色的，一般接近于灰白色。

黑壤的则主要是由于其上的腐殖质层。

紫色土主要是深受母岩影响，成土年龄较短，其母岩是中、新生代沉积的紫色页岩或砂页岩。

本文将主要从各区域不同的自然地理条件来分析该地区土壤颜色的成因及其主要作物。

土壤颜色差异及成因影响土壤颜色的主要方面有土壤中腐殖质含量的多少、土壤中所含化合物的种类以及土壤的风化变质程度。

首先，土壤颜色的深浅与腐殖质有关，腐殖质含量多时，土壤呈黑色，譬如北方寒地黑土；腐殖质含量少时，土壤呈灰色，如新疆灰漠土。

黑土地处温带半湿润地区，四季分明，雨热同季为其气候特征。

土壤母质粘重，并有季节冻土层。

夏秋多雨，土壤常形成上层滞水，草甸草本植物繁茂，地上和地下均有大量有机残体进入土壤。

漫长的冬季，微生物活动受到抑制，有机质分解缓慢，并转化成大量腐殖质累积于土体上部，形成深厚的黑色腐殖质层。

土体内盐基遭到淋溶，碳酸盐也移出土体，土壤呈中性至微酸性。

季节性上层滞水引起土壤中铁锰还原，并在旱季氧化，形成铁锰结核，特别是亚表层表现更明显。

所以，黑土是由强烈的腐殖质累积和滞水潴积过程形成，是一种特殊的草甸化过程。

黑土是温带草原地带和森林地带所特有的土壤，因冬季寒冷、土地封冻，土壤里形成了大量的腐殖质，使土壤呈黑色，较为肥沃，其主要分布于东北地区。

与之相反的，在腐殖质叫晒得地区，土壤一般呈灰白色。

其次，土壤的颜色还与土壤中所含化合物的种类有关，氢氧化铁为红色，在土壤中含量多时，土壤便呈现不同程度的红、棕红及棕黄色；二氧化硅、碳酸钙、高岭土、氢氧化铝等为白色，土壤中含任何一种这类化合物时，即呈灰白、浅灰或黄灰色。

土壤的形成因素——以紫色土为例教学设计一．教学目标理解土壤的形成因素。

核心素养【区域认知】通过紫色土壤认识家乡土壤，了解各地区土壤类型的不同。

【综合思维】通过野外观察或运用土壤标本，说出影响土壤形成的主要因素及其在土壤形成中的作用。

【人地协调观】能够对比不同类型土壤的差异，举例说明不同社会经济条件下人类活动对土壤的有利或者不利影响。

二．学情分析高中学生对于土壤的接触较少，设计的专业名词较多，要注意学生对于土壤形成因素综合思维的培养。

三．教学重难点理解土壤的形成因素四．教学内容导入部分：教师先就中国的土壤五彩缤纷来进行叙述，在向同学提出设问家乡（四川）的土壤颜色是怎样的呢？在同学回答紫色土后，进一步提出设问，为什么会是紫色土壤？吸引学生主动探究的兴趣。

正式授课：土壤是在岩石风化基础上形成的。

成土母质是岩石的风化产物，是土壤发育的物质基础。

成土母质决定了土壤矿物质的成分和养分状况，影响土壤的质地。

紫色土是由侏罗纪、白垩纪紫色砂岩、泥岩时代形成的紫色或紫红色砂岩、页岩岩层上发育而成的土壤。

气候影响土壤的形成，主要是从气温和降水方面来影响温暖湿润的地方，岩石分解快，土壤易形成，相反，寒冷干燥的地方，不易形成土壤。

生物影响土壤的形成主要可以分为三个方面，植物、动物、微生物、植物，主要通过枯枝，落叶层以及残体的方式向土壤返还，肥力动物主要通过分泌物、排泄物、残体的方式，像土壤返还肥力，同时比较特殊的动物，例如蚯蚓、白蚁等也可以通过疏松土层改善土壤的结构和扩大土壤的孔隙度，微生物则是分解有机残体，增加土壤腐殖质。

也可以通过疏松土层改善土壤的结构和扩大土壤的孔隙度，微生物则是分解有机残体，增加土壤腐殖质。

地形地貌亦是影响土壤形成的重要因素之一，像阳坡、阴坡、山顶、山麓都会影响土壤形成的光热作用，有坡度的地区，难以形成深厚的土壤，因为其物质迁移速度较快，土壤难以积累，相对较为平缓的地区，物质迁移速度慢，气候比较稳定，深厚的土壤较容易形成。

下蜀林场土壤类型下蜀林场位于四川省南部，是一个集林业、畜牧业和种植业于一体的综合性农场。

下蜀林场的土壤类型主要有黄棕壤、红壤、紫色土和石灰岩土等。

一、黄棕壤黄棕壤是下蜀林场最常见的土壤类型。

它主要分布在山地和丘陵地带，属于中性或微酸性土壤。

这种土壤质地松散，透气性良好，水分保持能力较强，具有较好的保肥能力。

黄棕壤的颜色为淡黄或棕色，含有大量有机质和养分。

这种土壤适合种植小麦、玉米、大豆等农作物。

在下蜀林场，黄棕壤主要用于种植经济作物和果树。

二、红壤红壤是下蜀林场另一个常见的土壤类型。

它主要分布在平原地带，属于中性或微碱性土壤。

这种土壤质地细腻，透气性较差，水分保持能力较弱，但是肥力较高。

红壤的颜色为红色或暗红色，含有适量的有机质和养分。

这种土壤适合种植稻谷、蔬菜、烟草等农作物。

在下蜀林场，红壤主要用于种植水稻和蔬菜。

三、紫色土紫色土是下蜀林场比较特殊的一种土壤类型。

它主要分布在山地地带，属于酸性土壤。

这种土壤质地较重，透气性较差，水分保持能力较强，但是肥力较低。

紫色土的颜色为深紫色或暗红色，含有少量的有机质和养分。

这种土壤适合种植竹子、茶叶、草本植物等农作物。

在下蜀林场，紫色土主要用于种植竹子和茶叶。

四、石灰岩土石灰岩土是下蜀林场比较少见的一种土壤类型。

它主要分布在山地和丘陵地带，属于碱性或中性土壤。

这种土壤质地较重，透气性较差，水分保持能力较强，但是肥力较低。

石灰岩土的颜色为浅灰色或淡黄色，含有少量的有机质和养分。

这种土壤适合种植柑橘、桔子、橙子等果树。

在下蜀林场，石灰岩土主要用于种植柑橘和其他果树。

总结：下蜀林场的土壤类型主要有黄棕壤、红壤、紫色土和石灰岩土等。

不同的土壤类型适合不同的农作物种植。

黄棕壤适合种植经济作物和果树，红壤适合种植稻谷、蔬菜等农作物，紫色土适合种植竹子、茶叶等草本植物，石灰岩土适合种植柑橘、桔子、橙子等果树。

通过科学地利用不同类型的土壤资源，可以提高农业生产效益和经济效益。

紫色土的改良与利用
作者：暂无
来源：《湖南农业》 2020年第7期
湖南省农药检定所(410005) 廖莉佳
湖南省紫色土面积较大，超过145万公顷。

4—6月份湖南省降水量较大，能够满足绿豆、
玉米等农作物对雨水的需求；但雨量集中同时会加剧水土流失，尤其是紫色土流失。

7—9月份
高温天气使得蒸发量远大于降水量，紫色土地表蓄水以及保水能力较差，地下水资源匮乏，易
发生土壤侵蚀等现象。

紫色土坡耕地作为农业生产主要区域，其土壤改良与利用措施如下。

实行合理耕作方式根据湖南省紫色土丘陵山区的气候条件，优化耕种方式，实行分带轮作的农业生产模式，提升紫色土的复种指数。

农作物的间套复种形式可以参考高秆与矮秆、豆科
与禾本科作物等组合，如小麦、玉米、甘薯(或小麦、玉米、豆类)等间套组合。

在种植过程中，注意在坡耕地实行等高种植，必要时采用秸秆覆盖方式，可有效减少紫色土水土流失。

人工补植造林种草适宜有一定土层或母质层的紫色土丘陵坡地，即轻中度水土流失地。

可以通过等高种植香根草、黄荆条、牡荆等植物的方式，促进恢复植被，初步改善淋分结构，形成“植物活篱笆”。

同时，落入紫色土中的枯枝落叶，不仅能起到保持水土的作用，同时还能
增加土壤中的有机质，实现改土保水的效果，提高土地生产力。

因此，可因地制宜种植相应的
农作物、人工牧草或果树等。

紫色岩土结构体在侵蚀产沙过程中的变化特征贺秀斌中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所二O一九年十二月五日紫色土铁、磷、钾等矿质养分含量丰富，是我国重要的土壤资源之一。

川中丘陵区紫色土荒地与农地景观Purple sedimentary rockPurple sedimentary rockPurple sedimentary rockS t r a t u m(F o r m a t i o n )J i a g u a n (E 32)Y u g u a n g p o (E 33)J i a n g d i h e (K 3j )X i a o t u n (E 1x ）L u m e i y i (E 21）L u s h a n (E 21)J i a n g e (K 1j )J i a g u a n (K 2j )M a t o u s h a n (K 2m )G u a n k o u (K 3g )L i a n h u a k o u （J 31）P e n g l a i z h e n (J 3p )J i a n m e n g u a n (K 1j )P u c h a n g h e （K 1p ）S h a x i m i a o (J 2s )G u a n g o u (J 3g )T u o d i a n (J 3t )S u i n i n g (J 3s )DM b r o w n , g r a y )P m u d s t o n eTF c a l c a r e o u s s i l t s t o n e a n d q u a r t z i t i c s i l t s t o n eG m u d s t o n eP s h a l e a n d a r e n a c e o u s s h a l e i n t h e u n d e r s i d eI n m u d s t o n e i n t h e u n d e r s i d eB rs a n d s t o n eP p u r p l e m u d s t o n eTFRF p e l i t i c f i n e s a n d s t o n eFTR m u d s t o n e a n d t h i n s e a m o f m a r l i t eL a r e n a c e o u s s h a l e a n d l a y e r s o f r e d d i s h -b r o w n s i l t s t o n e a n d q u a r t z r o c kGP R s h a l e m u d s t o n eRS s i l t s t o n eRMesozoicCretaceousJurassicD o n g c h u a n (T 1d )TriassicF e i x i a n g u a n (T 2f )Z i l i u j i n g (J 1-2z )X i a l u f e n g (J 11)S h a n g l u f e n g (J 21)S h a x i m i a o (J 2s )P e r i o dE r a TertiaryCenozoic第三系名山群余光坡组（E 13） 名山群金鸡关组(E 12) 芦山组（E 21） 路美邑组（E 21） 小屯组（E 3x ） 白垩系江底河组（K3j ） 灌口组（K 3g ） 马头山组（K 2m ） 夹关组（K 2j ） 剑阁组（K 1j ） 普昌河组（K1p ） 剑门关组（K 1j ） 侏罗系莲花口组（J 31） 蓬莱镇组（J 3p ） 遂宁组（J 3s ） 妥甸组（J 3t ） 官沟组（J 3g ） 沙溪庙组（J 3f ） 上禄丰组（J 21） 下禄丰组（J 11） 自流井组（J1-2z ） 三叠系飞仙关组（T 1f ）东川组（T 2d ）紫色岩层厚度达2400多米紫色土在四川、重庆及周边分布面积20多万平方公里但按母岩特性，分布范围很广秘鲁彩虹山美国布莱斯峡谷火焰山五彩山丹霞山砒砂岩中生代地球存在泛大陆，所以全世界广泛发育相似的紫色岩。

第37卷第4期2023年8月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .37N o .4A u g.,2023收稿日期:2022-12-04资助项目:重庆市杰出青年科学基金项目(c s t c 2019j y c j j qX 0025);重庆英才青年拔尖人才项目(C Q Y C 201905009);四川省科技计划项目(2020Y J 0202,2021Y F S 0288);国家级大学生创新创业训练计划项目(202110637004) 第一作者:郑文娇(1998 ),女,硕士研究生,主要从事土壤侵蚀与水土保持研究㊂E -m a i l :j o e y h e r e 2022@f o x m a i l .c o m 通信作者:韦杰(1979 ),男,博士,教授,硕士生导师,主要从事土壤侵蚀与水土保持研究㊂E -m a i l :w e i _j i e @m a i l s .u c a s .a c .c n紫色土埂坎根-土复合体土水特性与抗剪强度郑文娇1,韦杰1,2,唐强3,李进林4,何颖1(1.重庆师范大学地理与旅游学院,三峡库区地表过程与环境遥感重庆市重点实验室,重庆401331;2.三峡库区地表生态过程重庆市野外科学观测研究站,重庆401331;3.西南大学地理科学学院,重庆金佛山喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站,重庆400715;4.中国科学院重庆绿色智能技术研究院,重庆400714)摘要:研究根-土复合体土-水特征曲线与抗剪强度的关系,可为紫色土埂坎根-土复合体强化机理的揭示与埂坎稳定性的维持提供科学依据㊂选取三峡库区典型紫色土坡耕地埂坎草本植物根 土复合体为研究对象,结合H y p r o p 2土壤水分特征曲线测量仪㊁滤纸法与直剪试验,拟合土-水特征曲线,揭示基质吸力对根-土复合体抗剪强度的影响㊂结果表明:(1)根-土复合体土-水特征曲线明显分为边界效应区㊁过渡区与非饱和残余区,3种常用模型(B -C ㊁V G ㊁F -X )中F -X 模型拟合该曲线效果最好,根-土复合体饱和含水率㊁进气吸力㊁残余区含水率以及相同体积含水率下的基质吸力均高于素土㊂(2)随着体积含水率降低,根-土复合体黏聚力先增大后减小,试验范围内黏聚力最大值51.25k P a 出现在体积含水率约23%时,内摩擦角则线性增大㊂相同体积含水率下,根-土复合体黏聚力较素土最大增加50%,内摩擦角提升不大㊂(3)基质吸力对根-土复合体抗剪强度的增强作用具有阶段性特征,各阶段临界吸力值与土-水特征曲线一致,过渡区(基质吸力为3~500k P a )土体抗剪强度提高明显,进入非饱和残余区后(基质吸力>500k P a )由于黏聚力下降,土体抗剪强度增速减慢,根-土复合体抗剪强度随基质吸力增大而提升的幅度大于素土㊂通过建立埂坎根-土复合体土-水特征曲线和抗剪强度的关系,可估测实际工况下的埂坎土体抗剪强度,进而为坡耕地埂坎的建设㊁维护管理以及坡耕地侵蚀阻控提供理论依据㊂关键词:根-土复合体;土-水特征曲线;抗剪强度;基质吸力;埂坎中图分类号:S 157.3+2 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2023)04-0075-08D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2023.04.011S o i l -w a t e rC h a r a c t e r i s t i c s a n dS h e a r S t r e n gt ho fR o o t -s o i l C o m p o s i t e s f r o mP u r pl e -s o i l e dB u n d s Z H E N G W e n j i a o 1,W E I J i e 1,2,T A N G Q i a n g 3,L I J i n l i n 4,H EY i n g1(1.C h o n g q i n g K e y L a b o r a t o r y o f S u r f a c eP r o c e s s a n dE n v i r o n m e n tR e m o t eS e n s i n g in t h e T h r e eG o r g e sR e s e r v o i rA r e a ,S c h o o l o f G e o g r a p h y a n dT o u r i s m ,C h o n g q i n g N o r m a lU n i v e r s i t y ,C h o n g q i n g 401331;2.C h o n g q i n g O b s e r v a t i o na n dR e s e a r c hS t a t i o no f E a r t hS u r f a c eE c o l o gi c a lP r o c e s s e s i n t h eT h r e eG o r g e sR e s e r v o i rA r e a ,C h o n g q i n g 401331;3.C h o n g q i n g J i n f oM o u n t a i nK a r s tE c o s ys t e m N a t i o n a l O b s e r v a t i o na n dR e s e a r c hS t a t i o n ,S c h o o l o f G e o g r a p h i c a lS c i e n c e s ,S o u t h w e s tU n i v e r s i t y ,C h o n g q i n g 400715,C h i n a ;4.C h o n g q i n g I n s t i t u t e o f G r e e na n dI n t e l l i g e n tT e c h n o l o g y ,C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s ,C h o n g q i n g 400714)A b s t r a c t :I n v e s t i g a t i n g t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e ns o i l -w a t e r c h a r a c t e r i s t i c c u r v e (S W C C )a n ds h e a r s t r e n gt h o f r o o t -s o i l c o m p o s i t e s i s e x p e c t e d t o p r o v i d e a s c i e n t i f i cb a s i s f o r r e v e a l i n g t h e s t r e n g t h e n i n g m e c h a n i s mo f p u r p l e -s o i l e d r o o t -s o i l c o m p o s i t e sa n d m a i n t a i n i n g t h es t a b i l i t y o fs o i lb u n d s .T h er o o t -s o i l c o m p o s i t e so f h e r b a c e o u s p l a n t s o n t h e s o i l b u n d s o f t y p i c a l p u r p l e -s o i l e d s l o p i n g f a r m l a n d s i n t h eT h r e eG o r g e sR e s e r v o i r r e g i o nw a s s e l e c t e d a s t h e r e s e a r c ho b j e c t ,a n d t h e e f f e c t o fm a t r i x s u c t i o no n t h e s h e a r s t r e n gt ho f r o o t -s o i l c o m p o s i t e sw a s c o n s t r u c t e db y u s i n g H y p r o p 2s o i lm o i s t u r e c h a r a c t e r i s t i c c u r v em e a s u r i n g i n s t r u m e n t ,f i l t e r p a p e rm e t h o dc o m b i n e dw i t ht h ed i r e c t s h e a r t e s t .M a j o r f i n d i n g sw e r e :(1)S W C Co f t h er o o t -s o i l c o m po s i t e s c o u l db ed i v i d e d i n t ob o u n d a r y ef f e c t z o n e ,t r a n s i t i o nz o n e ,a n du n s a t u r a t e dr e s i d u a l z o n e ,a n dt h eF-X Copyright ©博看网. All Rights Reserved.m o d e l f i t t e db e s t a m o n g t h e t h r e e c o mm o n l y u s e dm o d e l s(B-C,V G,F-X).T h e s a t u r a t e dw a t e r c o n t e n t, a i r i n t a k e s u c t i o n,r e s i d u a lw a t e r c o n t e n t,a n d s u c t i o na t t h e s a m ev o l u m e t r i cw a t e r c o n t e n t o f t h e r o o t-s o i l c o m p o s i t e sw e r ea l lh i g h e r t h a nt h o s eo f t h e p l a i ns o i l.(2)T h ec o h e s i o no f t h er o o t-s o i l c o m p o s i t e s f i r s ti n c r e a s e da n d t h e nd e c r e a s e dw i t h t h e d e c r e a s i n g v o l u m e t r i cm o i s t u r e c o n t e n t,a n d t h em a x i m u mc o h e s i o n o f51.25k P a i n t h e t e s t r a n g e o c c u r r e d a t av o l u m e t r i cm o i s t u r e c o n t e n t o f a b o u t23%.A t t h e s a m e t i m e,t h ea n g l e o f i n t e r n a l f r i c t i o n i n c r e a s e d l i n e a r l y.T h e c o h e s i o no f r o o t-s o i l c o m p o s i t e s i n c r e a s e db y50%c o m p a r ed w i t h p l a i n s o i l a t t he s a m e v o l u m e t r i cw a t e r c o n t e n t,a n d t h e i n t e r n a lf r i c t i o n a ng l ew a s n o t g r e a t l y e nh a n c e d.(3)T h e e n h a n c e m e n t e f f e c t o fm a t r i x s u c t i o n o n t h e s h e a r s t r e n g t h o f r o o t-s o i l c o m p o s i t e s a n d i t s p a r a m e t e r s h a da s t a g e-s p e c i f i c c h a r a c t e r i s t i c,a n d t h e c r i t i c a l s u c t i o n v a l u e o f e a c h s t a g ew a s c o n s i s t e n tw i t h t h e S W C C.T h e s h e a r s t r e n g t ho f s o i l i n t h e t r a n s i t i o nz o n e(w h e r e t h em a t r i xs u c t i o nw a s3~500k P a)w a sm o s t ob v i o u s l y i m p r o v e d.A f t e r e n t e r i n g t h e u n s a t u r a t e d r e s i d u a l z o n e(m a t r i x s uc t i o nw a s g r e a t e r t h a n500k P a),t h e s h e a r s t r e n g t ho f s o i l i n c r e a s ed a t a s l o we r r a t e d u e t o t h e d e c r e a s eof c o h e s i o n.I na d d i t i o n,t h e s h e a r s t r e ng t ho f th e r o o t-s oi l c o m p o s i t e s r a i s e dw i t h i n c r e a s i n g m a t r i xs u c t i o n t oa g r e a t e r e x t e n t t h a n t h a t o f t h e p l a i ns o i l.E s t a b l i s h i n g t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e nS W C Ca n ds h e a r s t r e n g t ho f t h e r o o t-s o i l c o m p o s i t e so f p u r p l e-s o i l e d b u n d s c o u l de s t i m a t e t h es h e a rs t r e n g t ho f s o i lb u n d su n d e ra c t u a lw o r k i n g c o n d i t i o n s,w h i c h p r o v i d e sa n i m p o r t a n t t h e o r e t i c a l s u p p o r t f o r t h e c o n s t r u c t i o n,m a i n t e n a n c e a n dm a n a g e m e n t o f s l o p e c u l t i v a t e d l a n d a n d t h e e r o s i o n c o n t r o l o f s l o p e c u l t i v a t e d l a n d.K e y w o r d s:r o o t-s o i l c o m p o s i t e s;s o i l-w a t e r c h a r a c t e r i s t i c c u r v e;s h e a r s t r e n g t h;m a t r i x s u c t i o n;s o i l b u n d s埂坎是防止集水冲毁耕地而修筑的高出田面的台阶与其外侧坡组合而成的复合体,是阻控坡耕地侵蚀的重要措施[1]㊂土坎因造价低廉且生态适应性良好成为现有紫色土坡耕地埂坎的主要类型[2]㊂紫色土区多降雨且蒸发强,埂坎土体经常在饱和与非饱和态切换,抗剪强度随土体含水率㊁基质吸力变化,容易发生滑移㊁坍塌等现象,阻碍其水土保持功能的发挥[3]㊂近年来,生物埂坎㊁地埂篱等植物措施被广泛用于埂坎垮塌防治,具有良好的水土保持效果和显著的生态效益㊂植物根系通过缠绕固结㊁分泌物胶结㊁膨压作用等形成根-土复合体,使土体工程力学与水力学性能明显提高,工程力学机制主要体现为浅层根系㊁深层垂直根系和水平根系对土体进行牵引㊁锚固与加筋,增强土体的抗剪抗蚀能力[4-5]㊂水力学机制则表现为根系吸水㊁蒸腾及对孔隙的膨压填充等作用引起土体基质吸力变化,从而产生附加剪切强度[6]㊂目前,对于埂坎根-土复合体的研究主要集中于工程力学效益方面,如根系的抗拉特性[7]㊁根-土界面摩阻特性[8]与抗剪抗冲性能[9]等㊂然而根系作用引起的基质吸力变化也会改变土体抗剪强度,埂坎根-土复合体中基质吸力对土体稳定性的影响报道不多㊂基质吸力是控制非饱和土应力应变状态的重要变量,国内外大量研究证实了非饱和土抗剪强度包含基质吸力的贡献[10-14],因此表征土体基质吸力与含水状态关系的土-水特征曲线(s o i l-w a t e r c h a r a c t e r-i s t i c c u r v e)常被用于非饱和土抗剪强度的预测,可以减少成本且预测精度较高㊂有研究[10-14]表明,不同土体抗剪强度及其参数随基质吸力的变化规律具有明显的差异性,砂土㊁粉土由于其孔隙连通性大㊁渗透性高,抗剪强度在土-水特征曲线过渡区随基质吸力增加呈非线性增加,而在非饱和残余区可能降低或不变,其黏聚力和内摩擦角对基质吸力的敏感程度均较高[11-13],黏性土因非饱和残余区界限不明显,抗剪强度随着基质吸力增加而持续增大,黏聚力受基质吸力影响显著而内摩擦角受影响不大[14]㊂紫色土埂坎根-土复合体紧实度㊁粒径组成等与耕地土壤不同,土-水特征曲线与抗剪强度的对应关系也必然存在差异,且根系作用引起的基质吸力的变化也会对其抗剪强度产生影响㊂因此,本研究以基质吸力为切入点,解析埂坎根-土复合体土水特性与抗剪强度的关系,以期为紫色土坡耕地埂坎的维护提供依据㊂1材料与方法1.1研究区概况研究区位于三峡库区腹地的重庆市忠县(107ʎ03' 108ʎ14'E,30ʎ03' 30ʎ35'N)境内,该区域海拔117~ 1680m,70%以上为低山地形㊂土壤以三叠纪至第三纪发育的紫色土为主,土层厚度0.3~0.6m,具有水稳性差㊁易风化㊁抗蚀性弱的特点㊂属亚热带季风性湿润气候,年降水量1100~1400mm,降水年内分配不均,70%以上降水集中在4 10月㊂年均气温18.2ħ,年日照时间1327h,无霜期340天,相对湿度70%~80%㊂自然植被类型为常绿与落叶阔叶混交林㊁落叶阔叶与常绿针叶混交林㊁针叶林和灌草丛67水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.等,郁闭度较高㊂种植作物有红薯(I po m o e ab a t a -t a s )㊁玉米(Z e a m a y s )㊁水稻(O r yz a g l a b e r r i m a )和柑橘(C i t r u s r e t i c u l a t a )等[3]㊂研究区内曾实施多项水土保持工程治理坡耕地水土流失,土质埂坎是其中最重要的措施之一,典型埂坎外边坡56ʎ~90ʎ,高度0.5~2.2m ,顶宽0.3~0.8m [2]㊂1.2 样地选择与采样采样时间为2022年5月,选取植被覆盖度85%以上的埂坎,以埂坎上生长的狗牙根(C yn o d o nd a c -t y l o n )㊁蓑草(E u l a l i o ps i sb i n a t a )㊁稗草(E c h i n o c h -l o a c r u s g a l l i )3种典型草本植物为对象,采集根-土复合体土样,埂坎高度1.44m ,顶宽0.35m ,外边坡76ʎ,采样时选择健壮草本植株剪去地上茎叶部分,去除埂坎上覆枯枝落叶㊁砾石,露出新鲜土壤面,使用60c m 3环刀(内径6.18c m ,高度2c m )竖直向下采集根-土复合体原状土样36个用于直剪试验,使用H y p r o p 2土壤水分特征曲线测量仪(H y p r o p 2仪)配套的250c m 3环刀(内径8c m ,高度5c m )采集根-土复合体原状土样6个用于测量土-水特征曲线㊂2种环刀样均采自含根量最大的0 10c m 表土层,采样完成后用保鲜膜密封装入环刀盒内㊂选取几乎无植被覆盖的素土埂坎作为对照,按相同方法采集素土环刀样,素土坎高1.05m ,顶宽0.42m ,外边坡68ʎ㊂2种土样分别采适量散土和容重环刀样用于物理性质测试,结果见表1㊂上述每种采样均重复3次,试验结果取平均值㊂表1 土壤物理性质试样容重/(g㊃c m -3)自然含水率/%总孔隙度/%颗粒组成/%黏粒(<0.002mm )粉粒(0.002~0.05mm )砂粒(>0.05~2mm )根-土复合体1.41ʃ0.1218.33ʃ2.2636.65ʃ3.2716.19ʃ1.0964.56ʃ1.3519.26ʃ0.75素土1.38ʃ0.0916.56ʃ1.0439.20ʃ3.0513.54ʃ0.9261.44ʃ1.1125.01ʃ0.21注:表中数据为平均值ʃ标准差㊂1.3 试验方法与数据处理1.3.1 土-水特征曲线测量与数据处理 H y p r o p 2仪是张力计法的一种自动化产品,可以连续自动地监测土壤基质吸力与含水量,其测量范围仅限于0~100k P a,使用低成本且操作简便的滤纸法增加5个高吸力控制点,以获取完整土-水特征曲线㊂测量开始前,逆向饱和250c m3原状环刀样,选取根-土复合体㊁素土环刀样各6个,在1个环样底部向内打2个深度分别为1.25,3.75c m 的孔洞,插入对应长度的微型张力计并接入H y p r o p 2仪,环刀样上方裸露在空气中,使其在室内温度恒定㊁无外来风干扰的条件下自然蒸发㊂测量开始后,仪器将每隔10s 采集1次张力计测得的吸力值数据,同时由天平实时测量环刀样重量,以此计算吸力值对应的体积含水率,当吸力达到张力计最大量程(100k P a ),H y p r o p2仪测量试验结束㊂剩余5个试样水分继续自然蒸发,每隔12h 采用内径61.8m m ,高20m m 的环刀在试样上切取2个环刀样用于滤纸法测定,将3张直径为58m m 的滤纸烘干冷却后置于2个环刀中间与土体直接接触(中间滤纸用于测量,另2张滤纸包裹其免于污染)㊂再用塑料膜将2个环刀样整体包裹并用胶带密封,置于恒温恒湿环境7天,使滤纸与试样达到水分交换平衡㊂随后使用高精度(0.001g)天平迅速称量滤纸水分平衡后的重量,将滤纸烘干6h 后再次称重,可得滤纸的含水率,再使用率定方程求得土体基质吸力㊂试验所用滤纸为双圈牌N o .203慢速型定量滤纸,该滤纸率定方程[15]为:l g ψ=-0.0767w +5.493,w ɤ47-0.0120w +2.470,w >47{(1)式中:ψ为基质吸力(k P a );w 为试验测得的滤纸含水率(%)㊂使用O r i gi n2021软件处理数据,获得3种常用土-水特征曲线模型的拟合参数(表2)㊂表2 土-水特征曲线常用模型模型名称表达式参数含义B r o o k s -C o r e y 模型(1964)[16](B-C 模型)θ(ψ)=θr +(θs -θr )(αψ)-λ ψȡα-1θr ψ<α-1{θ为体积含水率(c m 3/c m 3);θr ㊁θs 分别为饱和㊁残余体积含水率;α为进气值相关参数(1/k P a );λ为孔隙尺寸分布函数;ψ为基质吸力(k P a )V a nG e n u c h t e n 模型(1980)[17](V G 模型)θ(ψ)=θr +(θs -θr )1+(αψ)n []-mn 为曲线形状参数,m =1-n -1;其他参数含义同上F r e d l u n d -X i n g 三参数模型(1994)[18](F-X 模型)θ(ψ)=θr +(θs -θr )l n e +(ψ/α)n[]{}-m m ㊁n 为曲线形状参数;其他参数含义同上1.3.2 直剪试验及数据处理 为探讨不同体积含水率下埂坎土体抗剪强度变化规律,将直剪环刀样逆向饱和,使其在室内恒温条件下自然蒸发,每隔12h 称重后进行直剪试验,共获取9组不同体积含水率试样的抗剪强度,第9组试样水分蒸发时长为4天㊂试验仪器为南京土壤仪器厂生产的Z J 型应变控制式直剪仪,垂77第4期 郑文娇等:紫色土埂坎根-土复合体土水特性与抗剪强度Copyright ©博看网. All Rights Reserved.直荷载设定为50,100,200,300k P a[19],按照‘土工试验方法标准“(G B/T50123 2019)[20]进行操作㊂采取不固结快剪试验,剪切速率设置为1.4m m/m i n,并将隔水薄膜置于试样与透水石之间,以保证试样剪切过程中含水率和基质吸力基本不变㊂剪切完成后使用烘干法测定试样含水率㊂计算抗剪强度指标内摩擦角(φ)和黏聚力(c)的M o h r-C o u l o m b公式为:τm a x=σˑt a nφ+c(2)式中:τm a x为抗剪强度(k P a),取0~6m m内剪应力峰值或者剪切位移为6m m时的剪应力值;σ为轴向荷载(k P a);φ为土壤内摩擦角(ʎ);c为土壤黏聚力(k P a)㊂2结果与分析2.1埂坎根-土复合体土-水特征曲线根据含水率情况,根-土复合体和素土试样的土-水特征曲线均明显分为接近饱和的边界效应区㊁明显下降的过渡区以及下降缓慢的非饱和残余区(图1)㊂在基质吸力<3k P a的边界效应区,基质吸力的微弱提升并未引起土体有效应力变化,土体内部的孔隙仍被水分占据,土体维持近饱和状态;在基质吸力为3~500k P a的过渡区,吸力增加至进气值,气体开始进入土体孔隙取代孔隙水,体积含水率随基质吸力增大迅速降低,因此过渡区曲线较陡;当基质吸力>500 k P a,土体进入非饱和残余区,体积含水率受吸力影响逐渐减弱,随着基质吸力快速增大,体积含水率以缓慢的速率下降㊂图1埂坎土壤土-水特征曲线利用3种常用土-水特征曲线模型进行拟合,得到各模型参数值(表3)㊂因埂坎土体压实度高,本试验范围内土样并未排除所有孔隙通道水,残余含水量难以精确估算,拟合时忽略参数θr㊂由各模型拟合参数可知,根-土复合体饱和体积含水率θs大于素土㊂B-C模型参数α为进气吸力值的倒数,根-土复合体及素土进气吸力分别为8.26,6.71k P a,根-土复合体进气吸力高于素土㊂V G模型参数α影响拟合土-水特征曲线的几何形态,α值越小,过渡区基质吸力变化越平缓,相同体积含水率所对应的基质吸力越大[21],根-土复合体的α值(0.0128)小于素土(0.0137),表明在过渡区,随着基质吸力增大,根-土复合体的体积含水率下降更缓慢,且在相同体积含水率下,根-土复合体的基质吸力大于素土㊂土体体积含水率在非饱和残余区缓慢减小,2种试样的残余区含水率偏高,约0.18c m3/c m3,占饱和状态的40%左右,根-土复合体残余区含水率高于素土㊂根据拟合精度指标(表3)和曲线形状(图2)可知,3种模型均能较好拟合实测值,均方根误差(R M S E)为0.0031~0.0128c m3/c m3,R2为0.842~ 0.996㊂其中,根-土复合体和素土B-C模型的R M S E分别为0.0128,0.0107c m3/c m3,在3个模型中最大,R2分别为0.842,0.867,在3个模型中最小,且B-C模型为分段函数,进气转折处与实测曲线差异较大(图2),模拟效果不如V G和F-X模型;F-X模型拟合的R M S E最小,R2值最大,对2种试样土-水特征曲线拟合的适用性最好,因此后续计算均基于该模型㊂表33种常用模型拟合土-水特征曲线参数模型参数根-土复合体素土B-C模型α0.1210.149θs0.4030.377λ0.9750.160R M S E0.01280.0107R20.8420.867 V G模型α0.1280.137θs0.4030.387n1.1131.117R M S E0.00840.0072R20.9870.991F-X模型α20.25914.483θs0.4030.387n0.8180.800m0.4850.492R M S E0.00470.0031R20.9910.996 2.2埂坎根-土复合体抗剪强度与含水率通过直剪试验得到根-土复合体及素土不同体积含水率下的抗剪强度参数,并对两者进行回归分析(图3)㊂结果表明,埂坎根-土复合体与素土的黏聚力与体积含水率之间均呈现二次函数关系,变化趋势大致相同,即随着体积含水率减小,黏聚力增大到一定峰值后减小㊂根-土复合体㊁素土黏聚力分别为22.82~52.88,17.12~52.07k P a,均在体积含水率减小至23%附近出现临界值,根-土复合体临界体积含水率与黏聚力分别为23.47%,51.25k P a,素土临界体积含水率与黏聚力分别为23.59%,45.85k P a㊂根-土复合体㊁素土内摩擦角分别为7.58ʎ~38.66ʎ,6.13ʎ~36.14ʎ,均随体积含水率减小线性增大㊂87水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.根-土复合体抗剪强度参数在不同体积含水率下均高于素土㊂试验范围内,根-土复合体黏聚力为相同体积含水率下素土黏聚力的1.1~1.5倍,当土壤近饱和时,根-土复合体黏聚力较素土提升约50%,此时根系作用下黏聚力增幅达到峰值,而随着水分减少,根系对黏聚力的提升作用略有减弱㊂根-土复合体内摩擦角为素土的1.0~1.1倍,增幅较小,体积含水率越低,根系对内摩擦角的提升越明显,最大增幅为10%㊂根-土复合体黏聚力较素土的提升比内摩擦角更明显㊂图2 3种常用模型拟合土-水特征曲线图3 埂坎土体体积含水率与抗剪强度参数关系2.3 埂坎根-土复合体抗剪强度与基质吸力通过土-水特征曲线与直剪试验结果,得到不同垂直荷载下土体抗剪强度与基质吸力的关系(图4),根-土复合体与素土试样抗剪强度在4组垂直荷载下的变化特征基本一致,可分为坡角不同的2个近似线性段,拟合结果见表4,转折点出现在基质吸力为335~661k P a 时,与土-水特征曲线过渡区及非饱和残余区转折处的特征值(500k P a )相近㊂进入非饱和残余区前,根-土复合体抗剪强度在50,100,200,300k P a4组垂直荷载下分别增长43.97,53.30,106.22,139.77k P a ,增幅依次为103%,93%,125%,129%,平均增幅113%,进入非饱和残余区后抗剪强度平均增幅仅有8%,此阶段抗剪强度所含的基质吸力贡献作用逐渐减弱㊂素土抗剪强度总体低于根-土复合体,进入非饱和残余区前,素土抗剪强度在4组垂直荷载下分别增长32.66,37.88,89.86,85.15k P a ,平均增幅79%,仅为根-土复合体试样增长幅度的0.7倍,进入非饱和残余区后,素土试样的土壤抗剪强度增长幅度同样逐渐下降,平均增幅为6%,为根-土复合体试样增幅的0.8倍,表明基质吸力对埂坎根-土复合体的贡献大于其对素土的贡献㊂图4 不同垂直荷载下埂坎土体抗剪强度与基质吸力关系97第4期 郑文娇等:紫色土埂坎根-土复合体土水特性与抗剪强度Copyright ©博看网. All Rights Reserved.表4 不同垂直荷载下埂坎土体抗剪强度与基质吸力关系拟合曲线表达式垂直荷载/k P a 根-土复合体拟合曲线表达式R 2素土拟合曲线表达式R 250τ=15.81ˑl g ψ+44.51,ψ<5004.81ˑl g ψ+72.20,ψȡ500{0.84τ=12.28ˑl g ψ+44.07,ψ<3544.96ˑl g ψ+62.73,ψȡ354{0.90100τ=21.14ˑl g ψ+57.29,ψ<47510.00ˑl g ψ+87.11,ψȡ475{0.95τ=12.98ˑl g ψ+65.03,ψ<3494.27ˑl g ψ+87.18,ψȡ349{0.88200τ=39.70ˑl g ψ+79.60,ψ<5851.61ˑl g ψ+185.00,ψȡ585{0.88τ=35.63ˑl g ψ+83.49,ψ<3355.32ˑl g ψ+160.03,ψȡ335{0.89300τ=49.59ˑl g ψ+110.81,ψ<66110.21ˑl g ψ+221.86,ψȡ661{0.93τ=32.10ˑl g ψ+126.42,ψ<39519.08ˑl g ψ+160.223,ψȡ395{0.94注:τ为抗剪强度(k P a );ψ为基质吸力(k P a )㊂ 与抗剪强度变化趋势相似,随着基质吸力增加,根-土复合体和素土的黏聚力和内摩擦角也呈现出阶段性变化特征(图5)㊂土体从饱和状态变化至非饱和残余状态,2种试样黏聚力提高明显,分别提升17.87,17.31k P a,但并非单调递增,而是呈现非线性变化且差异明显的3个阶段,各阶段基质吸力与土-水特征曲线的变化基本同步㊂在边界效应区(ψɤ3k P a),量值很低的基质吸力微弱提升黏聚力,在过渡区(3k P a<ψ<500k P a ),2种试样黏聚力分别提升48%,39%;在非饱和残余区(ψȡ500k P a ),黏聚力较峰值降低2%,3%㊂内摩擦角随基质吸力增长呈现单调增大的特征,进入非饱和残余段前,2种试样内摩擦角增幅为126%,104%,进入非饱和残余段增长速率有所减缓,增幅为11%,7%㊂埂坎根-土复合体与素土抗剪强度及其参数随基质吸力的增大均呈现出上述规律,但根-土复合体相对素土的抗剪强度及其参数值更大,变化幅度也更明显(表5)㊂过渡区黏聚力随基质吸力最大提升幅度为48%,高于素土最大提升幅度(39%)㊂根-土复合体内摩擦角提升幅度(126%)同样高于素土(104%)㊂由此,基质吸力能提高埂坎土体抗剪强度,根-土复合体中相同基质吸力对抗剪强度及其参数的提升幅度高于素土㊂图5 埂坎土体基质吸力与抗剪强度参数关系根据基质吸力-体积含水率关系及抗剪强度参数-体积含水率关系式,可得到以基质吸力为变量的抗剪强度公式及其参数为:θ=θs ˑl n e +(ψ/α)n[]{}-m (3)τ=σˑt a n (B 1ˑθ+C 1)+A ˑθ2+B 2ˑθ+C 2(4)式中:τ为抗剪强度(k P a );ψ为基质吸力(k P a );θ为土壤体积含水率(c m 3/c m 3);σ为正应力(k P a)㊂表5 以基质吸力变量的埂坎土体抗剪强度公式参数值试样类型αθs n m B 1C 1AB 2C 2根-土复合体20.2590.4030.8180.485-93.754.39-62029117.10素土14.4830.3870.8000.492-82.949.24-7103356.333 讨论3.1 埂坎根-土复合体与素土土水特性的差异本研究表明,H y p r o p2土壤水分特征曲线测量仪与滤纸法联合测定的紫色土埂坎土-水特征曲线分为边界效应区㊁过渡区㊁非饱和残余区㊂埂坎土体进气吸力较低且残余区体积含水率偏高,这与紫色土08水土保持学报 第37卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.岩性强㊁孔隙分布两极化的性质有关,即使在高吸力的非饱和残余区,仍有相当大体积的水滞留在紫色土基质微区孤立的微小孔隙中难以排出[22]㊂根-土复合体的饱和体积含水率㊁进气值以及残余区体积含水率较素土有不同程度提升,这与王轩等[23]对植物边坡的研究结果一致㊂通常认为,土-水特征曲线与土壤孔隙结构密切相关,埂坎根-土复合体初始饱和含水率明显高于素土,说明草本植物根系能改变埂坎土体孔隙结构,测量开始时根-土复合体试样因重力排空的大孔隙水的含量小于素土,因而具有更高的初始饱和含水量㊂丁小刚等[24]在干密度对土体土水特性的影响研究中发现,大孔隙体积减小,中㊁小孔隙体积占比增加,土体进气吸力与残余含水率均增大,由此可推测,草本植物根系填充埂坎土颗粒间孔隙,减小土壤孔隙比,进而提高土体的进气吸力与残余区含水率㊂L e u n g等[25]研究发现,植物根系降低水分渗入土体和在土中运移的能力,提高表层土的抗渗能力,对于维持土体基质吸力有利㊂该结论进一步印证了埂坎根-土复合体因根系作用导致其具有比素土更高的基质吸力与持水能力,对维持埂坎稳定性有积极作用㊂3.2含水率对埂坎根-土复合体抗剪强度的影响埂坎根-土复合体与素土黏聚力随体积含水率降低呈现二次函数变化特征,这与W e i等[3]的研究结果一致㊂这是由于土体饱和时土颗粒间自由水分子多㊁水膜厚度大,颗粒间以点接触连接,随着体积含水率降低,土颗粒受到水分子牵引,颗粒间以面接触为主致其黏聚力上升,但体积含水率降至一定程度时,水分子对土颗粒的牵引力降低,黏聚力则又开始下降[26]㊂内摩擦角随着体积含水率的下降呈线性递增趋势,这可能是由于土粒间咬合力持续增大的缘故,含水率越低,土粒剪切错动时咬合力越强,内摩擦角越大[27]㊂因此,紫色土区雨季对埂坎土体抗剪能力有较大影响,可考虑排水㊁减缓入渗以尽可能避免因含水率过高而引发的埂坎垮塌㊂不同体积含水率条件下埂坎草本植物根-土复合体的黏聚力均显著高于素土,但是二者的内摩擦角差异甚小,这是由于土壤的粒径级配㊁颗粒形状㊁矿物成分等条件是影响土壤内摩擦角的主要因素,以上方面根-土复合体与素土差别不大,故内摩擦角差异较小㊂3.3基质吸力对埂坎根-土复合体抗剪强度的影响埂坎根-土复合体和素土抗剪强度参数变化趋势大致相同,抗剪强度随着基质吸力增加而增大,在进入非饱和残余区后增速减慢,其参数黏聚力先增后减,内摩擦角持续增大,各阶段临界基质吸力值与土-水特征曲线相同,这与闫亚景等[10]研究结果一致,说明基质吸力在土-水特征曲线不同阶段对抗剪强度的贡献率不同,这是由于宏观基质吸力与其在土粒间的微观有效作用力存在差异所导致[10,13]㊂在土-水特征曲线过渡区,空气迅速取代孔隙中的水分,土颗粒间气-水收缩膜不断增大,使土体有效基质吸力增大,因而黏聚力增加,表现为土体抗剪强度迅速提升㊂进入非饱和残余区后,宏观基质吸力仍在迅速增加,但由于水分过量流失致使埂坎土体中粉粒孔隙气-水收缩膜减小,尽管此时黏粒孔隙中强结合水膜增大[10],但埂坎土体中黏粒占比(<20%)远不及粉粒(>60%),因此有效基质吸力开始降低,试样的黏聚力呈现出明显减小的趋势,由于水分减少后对土颗粒的润滑作用继续降低,内摩擦角仍在增加,两者共同作用使土体抗剪强度继续增大,但是增速明显减慢㊂根-土复合体抗剪强度及其参数值在各基质吸力条件下均大于素土,随基质吸力增大而提升的幅度也更为明显,以黏聚力提升为主,这可能是由于在宏观基质吸力相同情况下,埂坎草本植物根系及其产生的根际分泌物对颗粒间的填充㊁黏结作用提高了有效基质吸力,使根-土复合体黏聚力峰值较素土更高,即基质吸力对根-土复合体抗剪强度有更大的贡献率㊂因此,埂坎草本植物根-土复合体抗剪性能在不同水分条件㊁不同基质吸力下均优于素土,对埂坎的日常维护中应注重植物措施的合理配置,利用根-土复合体固土机制改善埂坎力学性质㊂本研究通过原状土试验分析了紫色土埂坎根-土复合体的土水特性及其与抗剪强度的关系,但室内试验无法测量植物呼吸㊁蒸腾与吸水作用所产生的吸力,试验结果与野外实际情况存在差异,后续将开展根-土复合体基质吸力原位观测与剪切试验,更准确地刻画根-土复合体的土水特性及其对埂坎稳定性的影响和作用机制㊂4结论(1)紫色土埂坎根-土复合体与素土的土-水特征曲线分为边界效应区㊁过渡区与非饱和残余区,根-土复合体饱和含水率㊁进气值㊁残余区含水率及相同体积含水率下基质吸力均高于素土㊂(2)试验范围内,根-土复合体和素土黏聚力随体积含水率减小先增后减,内摩擦角线性增加㊂(3)根-土复合体和素土的抗剪强度及其参数随基质吸力增大表现出明显的阶段性特征变化,各阶段临界基质吸力与土-水特征曲线一致,抗剪强度在进入非饱和残余区后增速减慢;黏聚力先增大后减小,18第4期郑文娇等:紫色土埂坎根-土复合体土水特性与抗剪强度Copyright©博看网. 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紫色土钾形态研究紫色土是一种特殊的土壤类型，其独特的颜色引人注目。

在农业和土壤科学研究中，紫色土的研究一直备受关注。

本文将探讨紫色土中的主要成分——钾的形态分布以及其对土壤质量和植物生长的影响。

钾是植物生长所必需的主要营养元素之一，它在土壤中的形态分布对植物的吸收和利用具有重要影响。

钾在紫色土中存在于不同的形态，包括可交换态钾、固定态钾和溶解态钾。

可交换态钾是指与土壤颗粒表面吸附的钾离子，它能够被植物根系吸收并利用。

紫色土中的可交换态钾含量一般较高，这是由于紫色土独特的矿物组成和土壤发育过程所致。

可交换态钾的含量对植物生长非常重要，它能够提供植物所需的钾元素，促进植物的生长和发育。

固定态钾是指与土壤矿物结合并难以被植物吸收的钾，它的含量相对较高。

固定态钾对植物生长的影响较小，因为它无法被植物根系直接吸收。

然而，固定态钾在土壤中的存在可以作为植物生长过程中的钾储备，当可交换态钾不足时，固定态钾可以释放出来供植物吸收。

溶解态钾是指土壤中以离子形式存在的可溶解钾。

溶解态钾的含量取决于土壤的水分状况和钾的释放速度。

紫色土中的溶解态钾含量一般较低，这是由于紫色土中的矿物质对钾的释放不利。

然而，土壤中的溶解态钾对植物的生长仍然起着重要作用，它可以通过土壤水分运移到植物根系附近，供植物吸收利用。

钾的形态分布对土壤质量和植物生长具有重要影响。

充足的可交换态钾含量能够提供植物所需的钾元素，促进植物的健康生长。

然而，如果可交换态钾含量过高或过低，都会对植物生长产生不利影响。

过高的可交换态钾含量会导致植物根系受到钾毒害，过低的可交换态钾含量则会限制植物的生长和发育。

固定态钾和溶解态钾的含量也会影响植物的生长。

适量的固定态钾可以作为植物生长过程中的钾储备，当可交换态钾不足时起到补充作用。

而溶解态钾的含量则影响土壤中钾的有效性，过低的溶解态钾含量会限制植物根系对钾的吸收。

紫色土中钾的形态分布对土壤质量和植物生长具有重要影响。

安徽农学通报，Ａｎｈｕｉ　Ａ　．Ｓｃｉ．Ｂｕｌ１．２０１０，１６（１１）　１４９　武夷山市紫色土的保护和综合利用　余鑫鹏　（福建师范大学地理科学学院，福建福州３５０００８）　

摘要：对福建省武夷山市紫色土的特征和理化性状进行了分析和研究，针对大部分紫色土地区被开辟为茶园的现　状，利用实地调查的原始数据，对紫色土丘陵地区普遍存在的水土流失和施肥不当等问题进行了探讨，并提出相关解　决方法。　关键词：紫色土；保护；综合利用；武夷山市　中图分类号Ｓ１５５．２　５　文献标识码Ａ　文章编号１００７—７７３１（２０１０）１１—１４９—０４　

Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐｕｒｐｌｉｓｈ　Ｓｏｉｌ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｉｎ　Ｗｕｙｉｓｈａｎ　Ｃｉｔｙ　Ｙｕ　Ｘｉｎｐｅｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｆｕｊｉａｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ　３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｔｒｅａｔｉｓｅ　ｆｏｃｕｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍａｊｏｒ　ｓｏｉｌ　ｏｆ　Ｗｕｙｉｓｈａｎ　Ｃｉｔｙ，ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｓｅｍｉ　ｚｏｎａｌ　ｓｏｉｌ—ｐｕｒｐｌｉｓｈ　ｓｏｉｌ’Ｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ－　ｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｗｈｉｌｅ　ｆｏｒ　ｍｏｓｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｌｅ　ｓｏｉｌ　ａｒｅａ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｓ　ａ　ｔｅａ　ｇａｒｄｅｎ，ｕｓｅ　ｔｈｅ　ｒａｗ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｈｉｌｌｙ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｐｕｒｐｌｉｓｈ　ｓｏｉｌ　ｔｏ　ｄｉｓｃｕｉｓｓ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｗａｔｅｒ　ｅｒｏｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｕｎｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｄ，ａｎｄ　ｐｒｏｐｏｓｅ　ｓｏｍｅ　ｒｅｌｅ—　ｖａｎｔ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｆｕｔｕｒｅ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｐｕｒｐｌｉｓｈ　ｓｏｉｌ；Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；Ｗｕｙｉｓｈａｎ　ｃｉｔｙ　

紫色土的改良利用

江西省会舀县农业局雷千东

在江西耕地土壤中由紫色页岩紫色砂岩等成

土母质发育而成的紫色土约有一万亩占全部耕

地面积的十分之一分布在各县既有分布在低山丘竣的旱地紫色土,也有分布在平原的水田紫泥土

紫色土种类及特性一旱地紫色土土质松脆植被稀少由子夏季暴雨频袭造成地表径流水土流失土层变薄

肥力下降二地表水型紫泥田质地粘重通透性差

遇水易成狡块常有“天晴一块铜下雨一包脓”的

状况因此耕作困难有机质和有效养分含量低三浅脚紫泥田土层浅薄质地粘重有机

质含量少肥力低酸性重耕性差群众反映“湿粉钻韧拈犁头千耕坚硬如石头”四紫泥沙田质地较粘偏沙肥力较高

保水保肥较好宜耕期长土城水分有效率较高有“水拼容易干耕难”的特点但仍不失为江西南部紫

色土中的主要高产

田

五紫砂砾田由于含砾质多土体分散度

大抗冲刷力弱保水保肥性能差易受早是典

型

的低产土壤开发改良利用措施一低山丘陵侵蚀严重的紫色土实行封山育林严禁乱砍乱伐挖树根全垦拣工采取开环山沟防洪排沙圳等高开梯田内坡开深沟实行山水土草林田综合治理发展以生物措施为主的种植养殖业果林业①坡度为以下尚未开发的低山丘陵紫色土土层一厘米树木稀少草被较好的侵蚀地块沿等高线做成外高内低逐渐倾斜的早作农用地以有效地减少水土流失同时在坡内侧挖不设出口的蓄水壕沟以利积蓄更多的自然降水达到防早目的②坡度一的荒山坡地宜建牧场果茶林基地以发挥我区紫色土适种柑桔油桐枣树棕搁等优势对上述地段还可实行果树与农作物间作套种实行长短结合农牧结合既增加经济效益又保养了水土③对光山秃岭的剥蚀紫色土宜先种抗早性强的芦芬芒草后植树造林做到草灌乔木结合尽快恢复植被减少暴雨冲刷侵蚀缓坡旱地紫色土在耕作上应采取少耕或冬深耕夏浅耕春不耕雨后再中耕以及条穴播种等方法多年实践证明这是防洪治坡分散与减少径流达到水土相连草木共生固土留水的有效办法由于该土壤多属石灰性紫色沙页岩富含磷钾呈中性及微碱性土壤适种蚕豆豌豆花生薯类作物土层深厚的适宜种高粱玉米据会昌汽江镇经验在紫沙泥上种花生比黄沙泥上增产以上二地表水型紫泥土在现行的耕作制中由于紫泥田稻稻肥连作有的冬浸渍浸时间长地下水位高造成土壤次生潜育通透性差土性变冷不利土壤养分释放早稻易生莞长势差产量低对这类田应采取开深沟排渍水实行冬翻晒坯降低地下水位促进微生物活动改善土壤通透性与理化性状实行水早轮作对双季稻紫泥田应轮作改土改种甘蔗大豆花生甘薯油莱蚕豆豌豆劣,达到养田结合培肥地力计划冬翻的紫泥田来年种水稻时宜早灌水抱田防止耕耙后出现大泥块影响水稻根系生长注意早稻前期即分栗后期和二晚后期的排水晒田以提高土温和供肥能力防止禾苗脱肥而早衰提倡冬季增施磷钾及硼锌肥早稻采月碑碱