余星興，袁大剛，陳劍科，付宏陽(yáng)

四川盆地沙溪廟組地層（J2s）巖石發(fā)育土壤的系統(tǒng)分類研究*

余星興，袁大剛?，陳劍科，付宏陽(yáng)

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，成都 611130）

地理發(fā)生分類的紫色土在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中的歸屬一直受到高度關(guān)注，以四川盆地分布最為廣泛的侏羅系沙溪廟組地層巖石發(fā)育的土壤為研究對(duì)象，在對(duì)19個(gè)典型剖面的成土條件、剖面形態(tài)特征和土壤理化性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索（第三版）》，確定了供試土壤的診斷層和診斷特性及其在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中的高級(jí)類別。結(jié)果表明，供試土壤歸屬于3個(gè)土綱、3個(gè)亞綱、7個(gè)土類和12個(gè)亞類；色卡確定的顏色上滿足“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”的剖面僅7個(gè)；但若在原顏色定義上增加“或色調(diào)為2.5YR～5YR，干態(tài)明度為4～6，干態(tài)彩度為3～4”條件，則有11個(gè)剖面的色卡定色符合“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”，3個(gè)剖面的儀器定色符合該特征。

紫色土；土壤系統(tǒng)分類；紫色砂、頁(yè)巖巖性特征

以診斷層和診斷特性為基礎(chǔ)、定量化為特點(diǎn)的土壤系統(tǒng)分類是目前國(guó)際土壤分類的主流，我國(guó)在這方面從20世紀(jì)80年代發(fā)展至今已經(jīng)取得了卓越的成就[1-4]。地理發(fā)生分類中的紫色土是中國(guó)土壤學(xué)家確定的一類由紫色巖發(fā)育而成的巖性土，繼承了母巖的顏色、顆粒組成、礦物組成、化學(xué)成分等明顯特征[5]，中國(guó)土壤系統(tǒng)分類為此擬定了“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”這一診斷特性，其中對(duì)顏色的定義為“色調(diào)為2.5RP～10RP”。但從已有研究結(jié)果[6-12]來看，能夠滿足此條件的“紫色土”很少，因此該顏色的限定一直存在爭(zhēng)議。就紫色母巖的顏色而言，存在紫、灰紫、紅紫（2.5RP～10RP），紅、紅棕、紅橙（2.5R～10R）以及橙（2.5YR～5YR）等諸多色調(diào)[13-14]，因此以RP色調(diào)來定義“紫色”過于狹隘[15-16]。

四川省新、老地層出露齊全，沉積巖出露最廣，尤其是集中在四川盆地和川西南山地的侏羅系與白堊系，沙溪廟組地層則居侏羅系面積之首[17]。沙溪廟組地層是指巖性為黃灰、紫灰色長(zhǎng)石石英砂巖與紫紅、紫灰色泥（頁(yè)）巖不等厚韻律互層、與下伏新田溝組、千佛巖組及上覆遂寧組整合接觸或平行不整合超覆于自流井組之上的地層[18]，因沉積時(shí)期的區(qū)域抬升和古氣候變化[19-20]，這一地層的巖石及其發(fā)育的土壤顏色豐富多樣，但能否滿足現(xiàn)有的“紫色”定義還有待全面系統(tǒng)的研究。為此，本文依托國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)（2014FY110200A12），選取了四川盆地在四川省區(qū)域內(nèi)的沙溪廟組地層巖石發(fā)育土壤的典型個(gè)體，依據(jù)《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索（第三版）》對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)分類研究，確定該地層發(fā)育的土壤在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中的歸屬，旨在進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)對(duì)紫色土系統(tǒng)分類的研究，并為紫色土因地制宜的利用和保護(hù)提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

四川盆地處于我國(guó)西南部，位于103°—108° E與28°—32° N之間，總面積達(dá)16.5×104km2。盆地四周為大巴山、大婁山、大涼山、大相嶺、峨眉山、邛崍山、龍門山等中山和低山所環(huán)繞，以海拔1 500～3 000 m的中低山地為主。四川盆地是我國(guó)同緯度范圍內(nèi)熱量最豐富的地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，無霜期較長(zhǎng)，達(dá)230～340 d；氣溫東高西低，南高北低，盆底高而邊緣低，年均氣溫一般為16～18 ℃，1月平均氣溫為4～8 ℃，7月平均氣溫為26～28 ℃，>10 ℃積溫4 000～6 000 ℃；年降水量1 000～1 300 mm，但年內(nèi)分配不均，70%～75%的雨量集中于6—10月。四川盆地沉積巖廣布，出露地層中以侏羅系面積最大，約占紅層面積的78%，其中沙溪廟組又約占侏羅系出露面積的48%[17]。

1.2 土壤調(diào)查、樣品采集與測(cè)試

依據(jù)四川省第二次土壤普查資料，綜合研究區(qū)地質(zhì)、地貌、植被、交通及土壤類型等信息，于2015年5月至2016年8月選定19個(gè)典型樣點(diǎn)（表1）進(jìn)行土壤調(diào)查與采樣。從表1可見，典型土壤剖面所處區(qū)域海拔介于309～567 m，均位于800 m以下的低山、丘陵區(qū)的坡地部位。成土母質(zhì)根據(jù)全國(guó)地質(zhì)資料館/數(shù)字地質(zhì)資料館1︰25萬(wàn)地質(zhì)圖或沉積建造圖和采集的母巖樣本確定母巖所屬地層，均為中生代侏羅系沙溪廟組沉積巖風(fēng)化形成的坡積物或殘坡積物。典型土壤剖面所處區(qū)域年均土溫、降水量、蒸散量和干燥度根據(jù)四川省160個(gè)氣象站點(diǎn)的地面氣候資料（1951—1980年）通過GIS空間插值方法取得[21-22]。年均土溫為17.7～19.9 ℃，表明供試土壤均為熱性土壤溫度狀況，年均降水量為989.8～1 220.8 mm，年均潛在蒸散量為658.6～847.1 mm，年均干燥度為0.5～0.8，但當(dāng)年12月—次年2月的干燥度為1.05～3.28，結(jié)合所處地形，確定典型土壤剖面均為濕潤(rùn)土壤水分狀況。土地利用現(xiàn)狀以旱地和林地為主，少量草地和果園。

表1 供試土壤的成土條件

續(xù)表

①Annual mean soil temperature，②Annual mean precipitation，③Annual mean evapotranspiration，④Annual mean aridity index

利用手持GPS記錄典型剖面的經(jīng)緯度及海拔信息，按照《野外土壤描述與采樣手冊(cè)》[23]要求挖掘剖面（圖1），拍攝景觀和剖面照片，劃分土層、記錄各層深度范圍，自下而上采集各發(fā)生層分析樣品，同時(shí)觀察記錄其顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、新生體、巖石碎屑、石灰反應(yīng)等信息，分析樣品及時(shí)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)風(fēng)干、去雜、研磨、過不同孔徑篩后待用。

土壤顏色室內(nèi)測(cè)定：目測(cè)—采用《中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)土壤色卡》[24]在標(biāo)準(zhǔn)光源箱內(nèi)肉眼觀察描述過2 mm篩土樣干、潤(rùn)態(tài)顏色；儀器測(cè)定—采用日本Konica Minolta產(chǎn)CM600d型分光測(cè)色儀定量測(cè)定過2 mm篩土樣干態(tài)顏色[25-26]。土壤理化指標(biāo)參照《土壤調(diào)查實(shí)驗(yàn)室分析方法》[27]：pH-H2O/KCl浸提，電位法測(cè)定；顆粒組成采用吸管法測(cè)定；有機(jī)碳（SOC）采用重鉻酸鉀-硫酸消化法測(cè)定；陽(yáng)離子交換量（CEC7）采用NH4OAc（pH7.0）交換法測(cè)定；交換性鹽基采用NH4OAc（pH7.0）浸提，原子吸收光譜法（Ca、Mg）和火焰光度法（K、Na）測(cè)定；交換性氫、鋁采用KCl交換—中和滴定法測(cè)定；游離鐵采用DCB浸提，電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICP-AES）測(cè)定；碳酸鈣相當(dāng)物采用容量滴定法測(cè)定；土壤礦物采用X射線衍射法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

統(tǒng)計(jì)分析及圖表制作采用Microsoft Excel 2016。

2 結(jié) 果

2.1 土壤剖面形態(tài)特征

供試土壤主要呈A-（AB）-B-（C）-（R）和A-（AC）-C-R等剖面構(gòu)型；在礦質(zhì)土表到125 cm的深度范圍內(nèi)，有18個(gè)土壤剖面出現(xiàn)R層（母巖，準(zhǔn)石質(zhì)接觸面），其中10個(gè)剖面R層出現(xiàn)深度小于50 cm。野外觀察表明，土壤多為亞角塊狀結(jié)構(gòu)體類型，僅剖面51-172、剖面51-175和剖面51-193表層土壤為屑粒狀結(jié)構(gòu)體；剖面51-172底層（32～74 cm）雖然黏粒含量較低（93～104 g·kg–1），但其土壤結(jié)構(gòu)近似棱塊狀，且結(jié)構(gòu)體表面可見明顯的黏粒膠膜，表明其為黏化層。剖面51-172和剖面51-177部分土層結(jié)構(gòu)體表面可見不同數(shù)量的銹紋銹斑，表明其具備氧化還原特征。51-136、51-138、51-142、51-145、51-156、51-169和51-176等7個(gè)剖面土體中均含有一定數(shù)量的巖石碎屑，其顏色分別為10RP 5/2、10RP 4/2、10RP 6/2、10RP 5/3、10RP 6/3、5RP 5/1、5RP 4/1，可判斷為紫色砂、頁(yè)巖碎屑，表明這7個(gè)剖面均具有紫色砂、頁(yè)巖巖性特征。51-139、51-156、51-169和51-193全剖面均有輕度石灰反應(yīng)，51-138全剖面有中度石灰反應(yīng)，剖面51-175僅中部土層有中度石灰反應(yīng)，51-136全剖面均有強(qiáng)石灰反應(yīng)，剖面51-176各土層均具有輕度至強(qiáng)度石灰反應(yīng)；其余剖面無石灰反應(yīng)。

顏色是土壤的重要性質(zhì)，也是反映土壤其他性質(zhì)的重要指標(biāo)。供試剖面的母巖/土壤色卡確定的色調(diào)（干態(tài)）有10RP、10R、2.5YR、5YR、7.5YR和10YR，其中以2.5YR最多；51-144全剖面色調(diào)均為5YR，51-136、51-138、51-139、51-142、51-146、51-169、51-175和51-176全剖面色調(diào)均為2.5YR，51-193全剖面色調(diào)均為10R，這10個(gè)剖面色調(diào)均為5YR或更紅，表明其土體具有鐵質(zhì)特性。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，各剖面發(fā)生層明度范圍為4～7，主要為5和6；彩度范圍為2～8，主要為3和4。51-137土壤剖面上部較下部偏黃，近1/2的土壤色調(diào)與母巖有異。有7個(gè)剖面含紫色砂頁(yè)巖碎屑，其母巖色調(diào)滿足“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”的色調(diào)要求“2.5RP～10RP”。利用分光測(cè)色儀測(cè)定供試剖面發(fā)生層土樣的Munsell顏色特征（干態(tài)）并與目測(cè)色調(diào)比較，為了便于統(tǒng)計(jì)分析，將色調(diào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字，將10R計(jì)為–2.5、2.5YR計(jì)為2.5類推至2.5Y計(jì)為12.5。圖2顯示，土壤色調(diào)在整個(gè)YR至1.4Y之間均有分布，較目測(cè)色調(diào)偏黃（圖2a）；土壤明度范圍為3.89～5.53，集中在4～5；彩度范圍為1.66～4.61，集中在2～3（圖2b）；儀器測(cè)得的明度和彩度均較目測(cè)偏低。所有母巖經(jīng)儀器測(cè)色，也均顯示為YR色調(diào)，無RP色調(diào)，但目測(cè)色調(diào)符合“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”的母巖彩度明顯更低。

2.2 土壤理化性質(zhì)

除剖面51-146的40～83 cm層次外，供試剖面土體中石礫含量均不高（大多數(shù)< 2%），結(jié)合石質(zhì)接觸面的深度可以判定剖面51-021和51-171為“石質(zhì)”土類。各發(fā)生層土壤黏粒含量范圍為35～327 g·kg–1，平均含量為156.7 g·kg–1，土壤質(zhì)地包括砂土、壤質(zhì)砂土、砂質(zhì)壤土、壤土、黏壤土、粉質(zhì)壤土等。各發(fā)生層pH范圍為3.8～8.3，平均為6.26，pH總體較低，有不少土層pH< 5.5，結(jié)合鹽基飽和度數(shù)據(jù)及其深度范圍，可知剖面51-145具有“酸性”特征。各發(fā)生層的有機(jī)碳含量介于1.2～23.4 g·kg–1之間，平均含量為6.16 g·kg–1，有機(jī)碳主要積累在表層，其中4個(gè)剖面表層< 6 g·kg–1，結(jié)合顏色特征可知所有剖面均為淡薄表層。各發(fā)生層細(xì)土部分DCB浸提游離鐵的含量介于5.0～21.2 g·kg–1之間，平均為12.13 g·kg–1，各土層含量均較低，僅剖面51-144的B層中有2個(gè)亞層≥ 20 g·kg–1；鐵游離度在23.0%～50.5%之間，平均為33.86%，僅有2個(gè)剖面≥40%；同時(shí)結(jié)合土壤色調(diào)可知，51-136、51-138、51-139、51-142、51-144、51-146、51-169、51-175、51-176和51-193等10個(gè)剖面具有鐵質(zhì)特性。各發(fā)生層CaCO3含量介于3～136 g·kg–1之間，平均值為26.43 g·kg–1，差異較大，僅51-136剖面的CaCO3含量超過100 g·kg–1；其中51-136、51-138、51-139、51-156、51-176和51-193等6個(gè)剖面從土表至50 cm范圍內(nèi)所有亞層的CaCO3含量均大于10 g·kg–1，結(jié)合其石灰反應(yīng)可知，這些土體均具有石灰性。各發(fā)生層的黏粒CEC7含量范圍為52.1～252.2 cmol·kg–1，平均含量為117.46 cmol·kg–1，均大于24 cmol·kg–1；KCl浸提Al含量在0.3～81.8 cmol·kg–1黏粒之間，變幅大，平均含量為22.61 cmol·kg–1黏粒，其中5個(gè)剖面的KCl浸提Al≥12 cmol·kg–1黏粒；鋁飽和度介于0.5%～80.1%，平均為26.87%，總體較低，僅3個(gè)剖面的土層鋁飽和度≥60%；結(jié)合pH及剖面分布情況，表明51-021、51-144、51-146等3個(gè)剖面具有鋁質(zhì)特性或鋁質(zhì)現(xiàn)象。各發(fā)生層鹽基飽和度在18.3%～98.0%，平均為63.96%，僅51-144、51-145和51-146等剖面鹽基不飽和，其余剖面為鹽基飽和。

2.3 診斷層和診斷特性

表2列出了供試土壤具有的部分診斷層和診斷特性，所有剖面均為淡薄表層，故未列出。由表2可知，共14個(gè)土壤具有雛形層，僅51-172剖面具有黏化層。

根據(jù)前述成土條件、剖面形態(tài)特征和理化性質(zhì)分析，供試土壤涉及巖性特征、石質(zhì)或準(zhǔn)石質(zhì)接觸面、土壤水分狀況、氧化還原特征、土壤溫度狀況、鐵質(zhì)特性、鋁質(zhì)特性/鋁質(zhì)現(xiàn)象、石灰性、鹽基飽和度等診斷特性。（1）巖性特征：7個(gè)剖面符合紫色砂、頁(yè)巖巖性特征。（2）石質(zhì)或準(zhǔn)石質(zhì)接觸面：4個(gè)和14個(gè)剖面分別具石質(zhì)接觸面和準(zhǔn)石質(zhì)接觸面。（3）土壤水分狀況：19個(gè)剖面均為濕潤(rùn)土壤水分狀況。（4）氧化還原特征：2個(gè)剖面具氧化還原特征。（5）土壤溫度狀況：19個(gè)剖面均為熱性土壤溫度狀況。（6）鐵質(zhì)特性：依據(jù)土壤基質(zhì)色調(diào)和/或B層細(xì)土部分DCB浸提游離鐵的含量或游離度，10個(gè)剖面具鐵質(zhì)特性。（7）鋁質(zhì)特性/鋁質(zhì)現(xiàn)象：3個(gè)剖面具鋁質(zhì)特性或鋁質(zhì)現(xiàn)象。（8）石灰性：6個(gè)剖面具石灰性。（9）鹽基飽和度：3個(gè)剖面鹽基不飽和。

表2 供試土壤剖面的部分診斷層和診斷特性

2.4 土壤分類與參比

根據(jù)供試土壤的診斷層和診斷特性，依據(jù)《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索（第三版）》，逐級(jí)檢索、確定供試土壤的高級(jí)類別，并與地理發(fā)生分類參比。由表3可知，19個(gè)供試土壤分別歸屬于淋溶土、雛形土和新成土3個(gè)土綱的3個(gè)亞綱、7個(gè)土類和12個(gè)亞類；以雛形土為主。

根據(jù)《中國(guó)土壤》[28]，19個(gè)供試土壤剖面在地理發(fā)生分類中分別歸屬于鐵鋁土和初育土2個(gè)土綱的4個(gè)亞類，以中性紫色土和酸性紫色土最多，各有7個(gè)。系統(tǒng)分類的淋溶土與地理發(fā)生分類的酸性紫色土相對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)分類的雛形土與地理發(fā)生分類的紫色土3個(gè)亞類以及黃壤相對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)分類的新成土僅與地理發(fā)生分類的紫色土相對(duì)應(yīng)。具有紫色砂、頁(yè)巖巖性特征的7個(gè)剖面分別被劃分為石灰紫色濕潤(rùn)雛形土、石灰紫色正常新成土、普通紫色濕潤(rùn)雛形土3個(gè)亞類，它們?cè)诘乩戆l(fā)生分類中對(duì)應(yīng)石灰性紫色土、中性紫色土和酸性紫色土3個(gè)亞類。

表3 供試土壤的劃分與參比

3 討 論

3.1 沙溪廟組地層發(fā)育土壤類型的多樣性

結(jié)合表4可知，沙溪廟組地層巖石涉及砂巖、砂泥巖、砂頁(yè)巖、粉砂巖等多種巖性，以砂巖和粉砂巖為主；其礦物組成復(fù)雜，長(zhǎng)石等原生礦物較多；出露地表后，巖石中的泥質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)、鈣質(zhì)等膠結(jié)成分容易發(fā)生溶蝕，這一系列特性使得巖石極易崩解[5]，風(fēng)化成土迅速，因此其發(fā)育的土壤相對(duì)年輕，土壤的顆粒大小級(jí)別和礦物學(xué)類別也與母巖基本一致。沙溪廟組地層巖石發(fā)育的土壤在地理發(fā)生分類中主要為紫色土，涉及其所有亞類；但受成土條件、成土過程影響，發(fā)育的土壤類型也有黃壤。本研究中的3個(gè)黃壤剖面主要受母巖顏色和顆粒組成等性質(zhì)和地形影響，土壤發(fā)育速度較快，縮短了向地帶性土壤——黃壤的演化進(jìn)程。這3個(gè)剖面海拔相對(duì)較高，但坡度較緩（5°～20°），侵蝕作用較弱。從表4中可以看到，剖面51-173、51-177的母巖為灰色砂巖，剖面51-178的母巖為黃色粉砂巖，這類巖石的碳酸鈣和其他鹽基較少，且透水性好，水分易于下滲淋溶，因而很快完成了脫鈣過程，并且已發(fā)生強(qiáng)烈的脫鹽基酸化，同時(shí)伴隨脫鈣酸化過程，發(fā)生脫硅富鋁化。

表4 沙溪廟組地層巖石巖性及土壤顆粒大小級(jí)別與礦物學(xué)類別

在系統(tǒng)分類中，沙溪廟組地層巖石發(fā)育為淋溶土、雛形土和新成土3個(gè)土綱的3個(gè)亞綱、7個(gè)土類和12個(gè)亞類。地理發(fā)生分類中的紫色土僅依靠pH和碳酸鈣含量2個(gè)指標(biāo)續(xù)分為3個(gè)亞類，而系統(tǒng)分類中高級(jí)類別的劃分依據(jù)包括土壤顏色、新生體、巖性特征、石質(zhì)接觸面、土壤溫度和水分狀況、有機(jī)碳、pH、碳酸鈣相當(dāng)物、石灰性、游離鐵、鐵游離度、陽(yáng)離子交換量、交換性鋁、鋁飽和度、鹽基飽和度等形態(tài)特征和理化性質(zhì)。

綜上，無論是地理發(fā)生分類還是系統(tǒng)分類，沙溪廟組地層發(fā)育土壤類型豐富，但相比之下地理發(fā)生分類劃分依據(jù)少，類型較少，而系統(tǒng)分類劃分依據(jù)涉及指標(biāo)多，類型更為豐富。

3.2 “紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”的色調(diào)條件與鑒定方法

3.2.1 色調(diào)限定范圍 系統(tǒng)分類將地理發(fā)生分類的紫色土根據(jù)反映紫色母質(zhì)特性的“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”劃分出紫色濕潤(rùn)雛形土和紫色正常新成土兩個(gè)土類[13]，對(duì)細(xì)土或<4 cm石礫的色調(diào)要求十分苛刻，為2.5RP～10RP，近年來關(guān)于修訂其中色調(diào)規(guī)定的呼聲越來越高。本研究中檢出“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”的剖面僅7個(gè)，只占16個(gè)紫色土典型剖面中的43.75%，多數(shù)紫色土為紅棕、橙、黃橙等顏色，達(dá)不到該色調(diào)要求。通過分析、歸納本研究中的紫色土剖面發(fā)生層土壤及其母巖的色調(diào)、明度和彩度，并結(jié)合近年來國(guó)內(nèi)提出的修訂“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”色調(diào)的討論[12,14]，建議在“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”原色調(diào)定義中增加“或色調(diào)為2.5YR～5YR，干態(tài)明度為4～6，干態(tài)彩度為3～4”條件，則51-021、51-139、51-146和51-175 4個(gè)剖面可劃分至紫色濕潤(rùn)雛形土中，符合該診斷特征的剖面數(shù)量將達(dá)到64.71%。之前檢出的7個(gè)剖面中只有<4 cm的石礫符合原“2.5RP～10RP”色調(diào)要求，而細(xì)土均為YR色調(diào)，不符合該要求，若按上述建議則其中4個(gè)剖面的細(xì)土亦符合要求，這樣更符合人們對(duì)土壤顏色的認(rèn)識(shí)。

3.2.2 色調(diào)鑒別方法 《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類》推薦使用《中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)土壤色卡》和日本《標(biāo)準(zhǔn)土色貼》測(cè)定土壤顏色，但《中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)土壤色卡》自1989年發(fā)行第一版后長(zhǎng)達(dá)三十年未再重制而難以購(gòu)買，日本《標(biāo)準(zhǔn)土色貼》雖不斷更新重印，但色調(diào)信息還有待豐富完善。目視測(cè)定主觀性較強(qiáng)，受人眼的光譜響應(yīng)特性、光源、樣品表面特性等影響[29]，存在無法消除的誤差，在實(shí)際操作中容易混淆。尤其是在紫色土顏色的判定中，由于R～5YR色調(diào)中中等明度和較低彩度的色片與RP色調(diào)的色片極其相似，肉眼難以準(zhǔn)確分辨，測(cè)色結(jié)果存在不確定性，這也側(cè)面印證了“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”色調(diào)規(guī)定的不合理性。

在追求定量化、標(biāo)準(zhǔn)化、可比較的土壤系統(tǒng)分類中，這種結(jié)果模糊的主觀測(cè)色方式已經(jīng)不能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)當(dāng)尋求一種更為客觀合理的測(cè)色方式。近年來測(cè)色技術(shù)有了極大的發(fā)展，研究人員已經(jīng)開發(fā)出平板掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、顏色傳感器等多種平價(jià)便攜式測(cè)色儀器[30-32]，通過內(nèi)置光源、選擇鏡面反射等方法消除誤差，能夠客觀準(zhǔn)確地測(cè)量土壤顏色。且測(cè)色儀器所得數(shù)據(jù)能在Munsell HV/C、CIE L*a*b*、XYZ等各個(gè)表色系統(tǒng)參數(shù)間互相轉(zhuǎn)換，在土壤調(diào)查制圖等實(shí)際應(yīng)用中十分便捷[33-34]。另一方面，色卡限制了土壤顏色的數(shù)據(jù)量，土壤色卡上的色調(diào)數(shù)值為2.5的倍數(shù)，明度和彩度為1或2的倍數(shù)；而儀器測(cè)色的色調(diào)數(shù)值可達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后一位，明度和彩度可達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后兩位，相比之下儀器測(cè)色明顯更精確，因此也有建議使用測(cè)色儀輔助色卡比色[25-26]。綜上所述，建議《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類》推薦使用現(xiàn)代測(cè)色儀器開展土壤顏色測(cè)定。

由圖2可知，色卡目視比色與儀器測(cè)色的結(jié)果有一定差異，后者結(jié)果中無一符合“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”原色調(diào)要求，即使如上所述增加色調(diào)范圍，也僅有51-139、51-144和51-146等 3個(gè)剖面符合該診斷特征，且診斷結(jié)果與目測(cè)并不完全一致。因此，若在系統(tǒng)分類中采用儀器測(cè)色，則涉及顏色的診斷特征也應(yīng)在土壤調(diào)查后重新擬定相關(guān)顏色范圍。

4 結(jié) 論

供試的19個(gè)沙溪廟組地層巖石發(fā)育的土壤剖面在發(fā)生分類中主要?dú)w屬于紫色土，受母巖性質(zhì)和地形影響，偶見黃壤；在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中被劃分為淋溶土、雛形土、新成土3個(gè)土綱及下屬3個(gè)亞綱、7個(gè)土類、12個(gè)亞類中，其中紫色土共對(duì)應(yīng)了10個(gè)亞類。與地理發(fā)生分類相比，系統(tǒng)分類更注重紫色土本身多樣的性質(zhì)，劃分出的類型更豐富。本研究中僅檢出7個(gè)符合“紫色砂、頁(yè)巖巖性特征”的剖面，在分析紫色土剖面樣品的顏色后建議在原有色調(diào)之外增加“2.5YR～5YR，干態(tài)明度為4～6，干態(tài)彩度為3～4”色調(diào)范圍。利用土壤色卡進(jìn)行目視比色的測(cè)色方式誤差較大，建議《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類》推薦使用現(xiàn)代測(cè)色儀器開展土壤顏色測(cè)定，部分診斷特征的顏色范圍也需重新擬定。

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Taxonomy of Soils Developed from Rocks of Shaximiao Formation (J2s) Strata in Sichuan Basin

YU Xingxing, YUAN Dagang?, CHEN Jianke, FU Hongyang

(College of Resources, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China)

The Sichuan Basin is an area the most representative of purplish sandstones and shales distribution in China, with the Shaximiao formation (J2s) being the most widely distributed strata. 【Objective】The purpose of this article is to improve soil taxonomy in Sichuan Province, and to discuss rationality of the requirement for hue in classification of “” in line with the Chinese Soil Taxonomy. 【Method】A total of 19 soil profiles typical of the Shaximiao formation in Sichuan were selected for analysis of soil-forming environment, morphological features and physico-chemical properties. In line with the criteria set in the Keys to the Chinese Soil Taxonomy (3rd edition), diagnostic horizons and characteristics of the soil profiles were determined and attributions of the profiles specified in the Chinese Soil Taxonomy. 【Result】The 19 soil profiles could be sorted into 3 orders, 3 suborders, 7 groups and 12 subgroups, and only 7 of them were found in conformity with the requirement for hue of “”, accounting for only 43.75% of the purplish soil, which indicates that most of the purplish soil individuals did not meet this hue requirement.【Conclusion】The purplish soils matched 10 subgroups in the soil taxonomy. Compared with the system of soil genesis classification, the soil taxonomy pays more attention to properties of the purplish soil per se in classification. Taking into account the color characteristics of the purplish soil in this study, it is suggested that the hue range of “2.5YR～5YR, dry value of 4～6 and dry chroma of 3～4” be augmented in addition to the original hue requirements of “”, then the purplish soil individuals that match this diagnostic feature in visual colorimetry may reach 64.71% in proportion and increase from 0 to 3 in number in the instrumental colorimetry. Since visual colorimetry is more likely to have errors than instrumental colorimetry it is suggested that the Chinese Soil Taxonomy should stipulate the use of a modern, more objective and more accurate color measuring instrument, and on such a basis the color ranges of some diagnostic features need to be redrafted.

Purplish soil; Chinese soil taxonomy; Characteristics of purplish sandstones and shales

S155.3

A

10.11766/trxb202003020084

余星興，袁大剛，陳劍科，付宏陽(yáng). 四川盆地沙溪廟組地層（J2s）巖石發(fā)育土壤的系統(tǒng)分類研究[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2021，58（6）：1448–1459.

YU Xingxing，YUAN Dagang，CHEN Jianke，F(xiàn)U Hongyang. Taxonomy of Soils Developed from Rocks of Shaximiao Formation （J2s） Strata in Sichuan Basin[J]. Acta Pedologica Sinica，2021，58（6）：1448–1459.

*國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41671218）和國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)項(xiàng)目（2014FY110200A12）資助Supported by the National Natural Science Foundation of China（No. 41671218）and Basic Work of the Ministry of Science and Technology of China（No. 2014FY110200A12）

Corresponding author，E-mail：690654034@qq.com

余星興（1996—），女，四川南充人，碩士研究生，主要從事土壤資源可持續(xù)利用研究。E-mail：1803927051@qq.com

2020–03–02；

2020–10–06；

2020–12–31

（責(zé)任編輯：檀滿枝）