刘美南 　沈灿燊　姚少雄　雷炯超

　　紫色岩上发育的紫色土，分布于我国热带湿润区，以四川红岩盆地面积最广，其余滇、黔、湘、赣、浙、皖、闽、粤、桂等省区也有分布。

　　紫色土因形成岩石不同，其性质略有差异，如有紫色沙页岩形成者，则颗粒粗大，组织松散，含有大量石英砂，透水性强，石灰质易淋失，节理纵横，但距离较疏，成大块岩体，间有崩裂，质硬而脆，但离石体后易风化成碎屑。而紫色页岩形成者，则颗粒细密，透水性差，石灰质淋失较慢，无原生节理，但易受温度冷热变化影响，形成大量密集裂纹，继而变为小碎粒。两种岩石形成的碎粒、碎屑，当暴雨径流发生，且有一定坡度时，冲刷流失严重。

　　紫色土多是老第三纪、白垩纪、侏罗纪、二叠纪的紫色砂页岩所成者，富含磷、钾、钙元素，大部分呈中性至微碱性反应。而由新第三纪、志留纪和侏罗纪前期的紫色页岩所形成的土壤，则营养元素较低，多呈酸性反应。

　　紫色土多在低山旁的丘陵地带上，丘陵成馒头山、方山、猪背山、桌状山、单面山和背斜低丘，常因表土侵蚀严重，无明显土壤发育。

　　1　广东紫色土流失特点

　　广东紫色土多为紫色砂页岩所形成，多分布在红岩盆地中部的丘陵台地，其四周为红砾岩和红砂砾岩。以粤北的南雄盆地、连县星子盆地（多为石灰质碱性土）分布较广，粤东的兴宁盆地、灯塔盆地、粤西的罗定盆地、怀集盆地（多酸性土）也较常见，高州、梅县、河源、翁源等地区也都有分布，但较为零散。紫色土面积约2654平方千米，占全省土壤面积的1.8%，而流失面积约1871.23平方千米，占全省该种母岩形成的土壤面积的14.3%，也占全省流失面积的15%。

　　紫色砂页岩的大块岩体，如为石灰性（如南雄、星子等地），岩内大量碳酸钙胶结物易被雨水中CO2所溶解，且吸热性强，冷缩热涨现象明显，一块60立方厘米的岩石，经40天左右的裸露和日晒雨淋，便可成为碎屑，碎屑再不断变细，在暴雨产生径流时便被大量冲刷带走，岩层裸露。由于不断冲刷，表层只有1—3厘米的土壤，难以耕作。农民常在冬季挖出大块岩块，任其日晒风化后便可耕种，其土质肥沃适宜种植烟草、菊花、花生等作物，但雨季时，碎屑和土壤便被冲刷殆尽，每年如此，形成风化→冲刷→风化→再冲刷的循环现象，为全省流失最快、产沙量最大地区之一。

　　紫色土地区多为起伏残丘，多浑圆馒头状丘陵，坡度10°-30°，相对高度10-15米上下，当植被破坏后，裸露丘陵被风化，产生面蚀和沟蚀，故大小沟壑纵横，冲刷带走的碎屑堆积在丘陵坡底，可达1-2米厚或更厚。冲刷堆积物再被暴雨径流冲成沟，沟口较宽，一般几十厘米至百多厘米，深度从几十到百多厘米，面宽底窄，流水切割力很强，但因土层不厚，极少发生崩岗。

　　总的来说，紫色土水土流失有如下特点：①以面蚀、沟蚀为主，少崩岗，但因土壤碎屑多、松散，当暴雨产生径流时，冲刷严重，为全省产沙量最多的地区之一；②岩体松脆，胶结钙质易被淋洗，吸热性强，胀缩大，易成碎屑，碎屑又不断变细，大量被冲刷；③当地农民利用岩体的易碎特点进行不合理的耕作，从而加速、加重了这些地区水土流失的程度。

　　将紫色土壤流失情况与广东其他各类型岩石风化土流失情况作比较。其流失面积的分布和流失的严重性，仅次于花岗岩地区。花岗岩面积广，风化土细而松散，且人口密集，植被常被大量破坏，多年顺坡开垦，崩岗累累。如1982年5月北江大洪水，两天之内，清远-

　　阳江一带的暴雨中心冲成了2万多个崩岗。紫色土碎屑较大，易分细，因群众习惯于每年挖土，风化后种黄烟，雨季土壤被大量冲走，故土层薄；地形为丘陵，坡度不大，故以面蚀为主。其余石灰岩土、变质岩土、红砾岩土等6种土类，都有不同的侵蚀过程和冲刷量，由此可见，在研究水土流失量时，应将自然地理因素和人类活动因素考虑在内才能得出全面的成果。

　　2　广东紫色土水土流失区的土壤流失量计算模型

　　广东紫色土流失以面、沟蚀为主，主要是由于不合理的耕作方法导致大量土壤流失。地形多为丘陵，与美国通用土壤流失公式（USLE）的边界条件相似。该公式曾在全球许多气候不同、土壤结构不同的地区试验，只要因地制宜，改进方程一些参数，计算效果较好。

　　2.1　美国通用土壤流失方程及在广东紫色土区用时应作的改进

　　USLE方程为：A=α(RKLSCP)

　　式中，A是土壤流失量； 为系数（美国采用0.224）；L是坡长因子；R为降雨侵蚀因子;S为坡度因子；K为土壤可蚀性因子；C为作物耕作因子；P为侵蚀控制措施因子。

　　考虑到紫色土的特性，具体改进有如下两点：

　　（1）改进USLE方程中R项，变为地表径流时，可用Williams 和Berndt的实验公式：

　　Qsw =95(QQDqp)0.56KLSCP

　　式中, Q 为冲刷搬运的土壤流失量（非沟中的推移质）；Q为一次暴雨的径流总量； 为暴雨最大径流量；KLSCP与原式意义相同。

　　（2）计算冲沟中较大碎块推移质冲刷量时，可用推移质的滑动、跳跃方程：

　　式中，Qsp为推移质总量；Psp为推移质瞬时输沙量；qc为推移质临剪应力；Q,qp与上式同。                 

　　式中，D50为泥沙中值粒径（50%的泥沙颗粒直径小于此值）；W为切沟的水面宽度；K 为梯形水道相关系数，用K1=f(r/B·Z),其中：r为梯形的高，B为梯形下底；S0为沟道的比降。

　　将上述公式每次暴雨流失量累加，便可得该年的年总流失量。

　　2.2　方程其他参数的计算方法

　　（1）K值计算。K值的影响因素比较复杂，如土壤入渗率、透气度、粘性、溅蚀度、磨蚀度和搬运率等，但可借用诺模图（见图1，美国大陆可蚀性K值诺模图），并参考“土壤颗粒粒径分布图”共同使用。

　　某土壤含有粉粒加细砂粒65%，砂粒5%，有机质2.5%；结构为2；渗透性为4，则该土壤的可蚀你 性因子值为：K=0.31。图中点线表示。

　　（2）L,S的计算。流域平均坡度计算：

　　S=0.25Z(LS25+LC50+LC75)DA

　　式中，S为流域平均坡度因子；Z为流域总高度；LS25，LS50，LS75是位于Z的25%，50%，75%处的等高线长度；DA为流域集水面积。

　　Z,LS25,DA等值可用比例尺较大的地形图求出（流域较大者可用十万分之一地形图，流域不大者可用5千分之一地形图）。

　　流域平均坡长计算：L=Lc/2EP

　　式中，L为流域平均坡长因子；Lc为流域总等高线长度； 为总极值点数（河流与等高线相交的点叫极值点）。

　　（3）C值的计算。C值的计算，选取不同耕作技术、耕作方式、农作物种类、轮作次序、年种植次数、作物残余物处理方法的小区，做观测试验和综合分析，然后推算出不同C值的加权值，无覆盖、未耕作的休闲地，C值定为100%，余则类推。

　　（4）P值的计算。P因子的计算，也要通过实际观测，梯田种植、等高耕作、草带间植及工程措施、生物措施减少的土壤流失量。以裸地为100%，余则类推。

　　2.3　利用公式计算时应注意的问题

　　（1）公式原意只考虑到植被被破坏和不合理耕作制度所导致的土壤流失量，但未考虑到开矿、修路和各种工程所增加的水土流失量。

　　（2）C值和P值的计算，必须通过大量观测和实验取得，特别是现有的草坡间种、等高耕作、植物、工程综合措施等，必须认真取得可靠数据。

　　（3）以前习惯用河流含沙量计算出土壤流失量，这只是考虑了一个方面；而有部分流失的土壤没有进入河流，而是进入农田和形成滩地，影响了农作。因此，利用河流含沙量法算出的结果，应和本公式计算的结果相比较，加以校正。

　　（4）因地制宜十分重要，不同地区的特殊自然条件和人类活动情况，应加以考虑，以改进方程参数。

　　3　结语

　　紫色土地区水土流失的严重程度，不论在面积大小还是在流失强度上，在广东省都仅次于花岗岩地区。紫色土盆地外缘多为红砾岩和红砂砾岩，面积虽小，但流失也是严重的。作者根据该省紫色土流失的特点，改进了著名的美国通用土壤流失方程（USLE），用以估算土壤流失量。我国对这方面研究刚开始，加上作者水平不高，这种尝试还有待进一步深化。

　　（原载：中国地理学会水文专业委员会第六次全国水文学术会议论文集，1997。）