劉美南 　沈燦燊　姚少雄　雷炯超

　　紫色岩上發育的紫色土，分佈於我國熱帶濕潤區，以四川紅岩盆地面積最廣，其餘滇、黔、湘、贛、浙、皖、閩、粤、桂等省區也有分佈。

　　紫色土因形成岩石不同，其性質略有差异，如有紫色沙頁岩形成者，則顆粒粗大，組織鬆散，含有大量石英砂，透水性强，石灰質易淋失，節理縱横，但距離較疏，成大塊岩體，間有崩裂，質硬而脆，但離石體後易風化成碎屑。而紫色頁岩形成者，則顆粒細密，透水性差，石灰質淋失較慢，無原生節理，但易受温度冷熱變化影響，形成大量密集裂紋，繼而變爲小碎粒。兩種岩石形成的碎粒、碎屑，當暴雨逕流發生，且有一定坡度時，冲刷流失嚴重。

　　紫色土多是老第三紀、白堊紀、侏羅紀、二叠紀的紫色砂頁岩所成者，富含磷、鉀、鈣元素，大部分呈中性至微碱性反應。而由新第三紀、志留紀和侏羅紀前期的紫色頁岩所形成的土壤，則營養元素較低，多呈酸性反應。

　　紫色土多在低山旁的丘陵地帶上，丘陵成饅頭山、方山、猪背山、桌狀山、單面山和背斜低丘，常因表土侵蝕嚴重，無明顯土壤發育。

　　1　廣東紫色土流失特點

　　廣東紫色土多爲紫色砂頁岩所形成，多分佈在紅岩盆地中部的丘陵臺地，其四周爲紅礫岩和紅砂礫岩。以粤北的南雄盆地、連縣星子盆地（多爲石灰質碱性土）分布較廣，粤東的興寧盆地、燈塔盆地、粤西的羅定盆地、懷集盆地（多酸性土）也較常見，高州、梅縣、河源、翁源等地區也都有分佈，但較爲零散。紫色土面積約2654平方千米，占全省土壤面積的1.8%，而流失面積約1871.23平方千米，占全省該種母岩形成的土壤面積的14.3%，也占全省流失面積的15%。

　　紫色砂頁岩的大塊岩體，如爲石灰性（如南雄、星子等地），岩内大量碳酸鈣膠結物易被雨水中CO2所溶解，且吸熱性强，冷縮熱漲現象明顯，一塊60立方厘米的岩石，經40天左右的裸露和日曬雨淋，便可成爲碎屑，碎屑再不斷變細，在暴雨産生逕流時便被大量冲刷帶走，岩層裸露。由於不斷冲刷，表層只有1—3厘米的土壤，難以耕作。農民常在冬季挖出大塊岩塊，任其日曬風化後便可耕種，其土質肥沃適宜種植菸草、菊花、花生等作物，但雨季時，碎屑和土壤便被冲刷殆盡，每年如此，形成風化→冲刷→風化→再冲刷的循環現象，爲全省流失最快、産沙量最大地區之一。

　　紫色土地區多爲起伏殘丘，多渾圓饅頭狀丘陵，坡度10°-30°，相對高度10-15米上下，當植被破壞後，裸露丘陵被風化，産生面蝕和溝蝕，故大小溝壑縱横，冲刷帶走的碎屑堆積在丘陵坡底，可達1-2米厚或更厚。冲刷堆積物再被暴雨逕流冲成溝，溝口較寬，一般幾十厘米至百多厘米，深度從幾十到百多厘米，面寬底窄，流水切割力很强，但因土層不厚，極少發生崩崗。

　　總的來説，紫色土水土流失有如下特點：①以面蝕、溝蝕爲主，少崩崗，但因土壤碎屑多、鬆散，當暴雨産生逕流時，冲刷嚴重，爲全省産沙量最多的地區之一；②岩體鬆脆，膠結鈣質易被淋洗，吸熱性强，脹縮大，易成碎屑，碎屑又不斷變細，大量被冲刷；③當地農民利用岩體的易碎特點進行不合理的耕作，從而加速、加重了這些地區水土流失的程度。

　　將紫色土壤流失情况與廣東其他各類型岩石風化土流失情况作比較。其流失面積的分佈和流失的嚴重性，僅次於花崗岩地區。花崗岩面積廣，風化土細而鬆散，且人口密集，植被常被大量破壞，多年順坡開墾，崩崗纍累。如1982年5月北江大洪水，兩天之内，清遠-

　　陽江一帶的暴雨中心冲成了2萬多個崩崗。紫色土碎屑較大，易分細，因群衆習慣於每年挖土，風化後種黄煙，雨季土壤被大量冲走，故土層薄；地形爲丘陵，坡度不大，故以面蝕爲主。其餘石灰岩土、變質岩土、紅礫岩土等6種土類，都有不同的侵蝕過程和冲刷量，由此可見，在研究水土流失量時，應將自然地理因素和人類活動因素考慮在内才能得出全面的成果。

　　2　廣東紫色土水土流失區的土壤流失量計算模型

　　廣東紫色土流失以面、溝蝕爲主，主要是由於不合理的耕作方法導致大量土壤流失。地形多爲丘陵，與美國通用土壤流失公式（USLE）的邊界條件相似。該公式曾在全球許多氣候不同、土壤結構不同的地區試驗，只要因地制宜，改進方程一些參數，計算效果較好。

　　2.1　美國通用土壤流失方程及在廣東紫色土區用時應作的改進

　　USLE方程爲：A=α(RKLSCP)

　　式中，A是土壤流失量； 爲系數（美國采用0.224）；L是坡長因子；R爲降雨侵蝕因子;S爲坡度因子；K爲土壤可蝕性因子；C爲作物耕作因子；P爲侵蝕控制措施因子。

　　考慮到紫色土的特性，具體改進有如下兩點：

　　（1）改進USLE方程中R項，變爲地表逕流時，可用Williams 和Berndt的實驗公式：

　　Qsw =95(QQDqp)0.56KLSCP

　　式中, Q 爲冲刷搬運的土壤流失量（非溝中的推移質）；Q爲一次暴雨的逕流總量； 爲暴雨最大逕流量；KLSCP與原式意義相同。

　　（2）計算冲溝中較大碎塊推移質冲刷量時，可用推移質的滑動、跳躍方程：

　　式中，Qsp爲推移質總量；Psp爲推移質瞬時輸沙量；qc爲推移質臨剪應力；Q,qp與上式同。                 

　　式中，D50爲泥沙中值粒徑（50%的泥沙顆粒直徑小於此值）；W爲切溝的水面寬度；K 爲梯形水道相關系數，用K1=f(r/B·Z),其中：r爲梯形的高，B爲梯形下底；S0爲溝道的比降。

　　將上述公式每次暴雨流失量累加，便可得該年的年總流失量。

　　2.2　方程其他參數的計算方法

　　（1）K值計算。K值的影響因素比較復雜，如土壤入滲率、透氣度、粘性、濺蝕度、磨蝕度和搬運率等，但可借用諾模圖（見圖1，美國大陸可蝕性K值諾模圖），並參考“土壤顆粒粒徑分佈圖”共同使用。

　　某土壤含有粉粒加細砂粒65%，砂粒5%，有機質2.5%；結構爲2；滲透性爲4，則該土壤的可蝕你 性因子值爲：K=0.31。圖中點綫表示。

　　（2）L,S的計算。流域平均坡度計算：

　　S=0.25Z(LS25+LC50+LC75)DA

　　式中，S爲流域平均坡度因子；Z爲流域總高度；LS25，LS50，LS75是位於Z的25%，50%，75%處的等高綫長度；DA爲流域集水面積。

　　Z,LS25,DA等值可用比例尺較大的地形圖求出（流域較大者可用十萬分之一地形圖，流域不大者可用5千分之一地形圖）。

　　流域平均坡長計算：L=Lc/2EP

　　式中，L爲流域平均坡長因子；Lc爲流域總等高綫長度； 爲總極值點數（河流與等高綫相交的點叫極值點）。

　　（3）C值的計算。C值的計算，選取不同耕作技術、耕作方式、農作物種類、輪作次序、年種植次數、作物殘餘物處理方法的小區，做觀測試驗和綜合分析，然後推算出不同C值的加權值，無覆蓋、未耕作的休閒地，C值定爲100%，餘則類推。

　　（4）P值的計算。P因子的計算，也要通過實際觀測，梯田種植、等高耕作、草帶間植及工程措施、生物措施减少的土壤流失量。以裸地爲100%，餘則類推。

　　2.3　利用公式計算時應注意的問題

　　（1）公式原意只考慮到植被被破壞和不合理耕作制度所導致的土壤流失量，但未考慮到開礦、修路和各種工程所增加的水土流失量。

　　（2）C值和P值的計算，必須通過大量觀測和實驗取得，特别是現有的草坡間種、等高耕作、植物、工程綜合措施等，必須認真取得可靠數據。

　　（3）以前習慣用河流含沙量計算出土壤流失量，這只是考慮了一個方面；而有部分流失的土壤没有進入河流，而是進入農田和形成灘地，影響了農作。因此，利用河流含沙量法算出的結果，應和本公式計算的結果相比較，加以校正。

　　（4）因地制宜十分重要，不同地區的特殊自然條件和人類活動情况，應加以考慮，以改進方程參數。

　　3　結語

　　紫色土地區水土流失的嚴重程度，不論在面積大小還是在流失强度上，在廣東省都僅次於花崗岩地區。紫色土盆地外緣多爲紅礫岩和紅砂礫岩，面積雖小，但流失也是嚴重的。作者根據該省紫色土流失的特點，改進了著名的美國通用土壤流失方程（USLE），用以估算土壤流失量。我國對這方面研究剛開始，加上作者水平不高，這種嘗試還有待進一步深化。

　　（原載：中國地理學會水文專業委員會第六次全國水文學術會議論文集，1997。）