红壤地区土壤物理性质研究

潘俊 张毅 邹芹

摘要：指出了红壤主要分布于长江以南广阔的低山丘陵区，其范围大致自北纬24°～32°之间，涉及13个省，总面积约占全国土壤总面积6.5%，其中江西、湖南两省分布最广。以红壤区土壤为研究对象，综合分析了该区域土壤结构特征、水分特征及物理性质，为红壤区抵御自然灾害、土壤可持续发展以及生产生活活动提供重要的实践参考作用。

关键词：红壤;物理性质;南方

中图分类号：S152 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）16-0045-02

1引言

红壤区的地质和地形背景复杂。由于在地质时期中不断抬升、褶曲、断裂、湖凹冲积及剥蚀等作用影响，使整个地区的地势呈现西高东低、中间较高、南北低的特点。区内主要地貌有山地、丘陵、高原、盆地。常见母岩类型有花岗岩、流纹岩、砂页岩及石灰岩等。丘陵区的母质多为红色砂页岩、砂砾岩风化物及第四纪红色粘士。由于红壤区南北地跨纬度，气候、地形和母质变化复杂，红壤发育具有明显的地带性、垂直性以及类型多样性的特点。

2土壤结构特征

2.1土镶的颗粒组成

土壤颗粒，是土壤结构体组成的基本单元，也是土壤质量评价的一个重要指标，土壤颗粒组成影响着土壤的生物学、化学、物理等方面的特性;例如，土壤的抗侵蚀能力、保肥性以及保水性受到土壤颗粒组成的影响。土壤对养分和污染物的吸附能力很大程度上取决于土壤颗粒的粒级分布状况;在一般情况下，土壤颗粒的粒径与比表面积呈负相关关系，颗粒越小其对土壤养分及其他物质的吸附能力就越强。土壤颗粒的粒级分布状况主要取决于土壤母质的性质，除此之外，土壤所处地的地形、气候、植被类型等因子也会对土壤颗粒的分布格局产生影响。

2.2土壤孔隙性

土壤属于疏松的多孔体，土壤中空隙分为两类，一类是土壤颗粒与土壤颗粒间的孔隙，另一类是结构性孔隙，即土壤团聚体与团聚体间的孔隙。土壤的孔隙指的是土壤中土壤颗粒、土壤团聚体之间形状各异、大小不均的各种孔洞。土壤单位体积中孔隙所占比例的百分数被称为土壤孔隙度。土壤的结构和质地对土壤的孔隙状况起着决定性作用，土壤的孔隙度在同一类型土壤不同发生层和不同类型的土壤中不尽相同。土壤孔隙状况的影响因子主要有：有机物质含量、土壤结构、土粒排列松紧程度和土壤松弛度等。

土壤孔隙度影响着土壤透水、通气、根系伸展等特性。尤其在干旱和半干早和高温多雨地区，孔隙度往往是防止表土水土流失，决定保水、渗水等的决定因素。

2.3土壤结构的稳定性

良好发育的红壤，常有一种特殊的稳固结构，它与氧化铁、铝的胶结有关，一般为铁铝的三氧化二物。一般低丘紅壤（即发育度较好的红壤），在未被人类耕作利用前，其表层O～5cm有机质含量较多，且存在团粒结构;随着土层深度的增加逐渐变成核块状结构，大约50～60cm往下逐渐变成核状结构，结构体表面的边面随着土层加深逐渐明显。在人类活动或者耕作后，地表则会出现10～20cm疏松层，其容重约为1g/cm³，红壤孔隙度可达到60%;疏松层的水稳性大团聚体（>0.25mm）含量高达60%，因此疏松层不容易在雨水的冲刷下流失，而此时其有机质含量较低，与子熟化后的耕作层不同。这表明低丘红壤的AB、B层存在大量的水稳性结构，由于其在雨水冲刷下的状况和砂粒类似，因此又称其为“假砂”。这种红壤结构以氧化铝和氧化铁为主要胶结物质，属于红壤区土壤的特殊性状。

3土壤水分特征

红壤大多处于亚热带、热带地区，年降雨量充沛，以赣中地区为例，年降雨量1500～1600mm。而由于红壤地区不合理的开发利用以及雨量分配的不匀，红壤区存在着严重干旱现象，这成为红壤地区作物生产的主要影响因素。

3.1水分移动

热带、亚热带粘质红壤由于具有较多的通气孔隙以及稳定性团聚体，因此透水性普遍较好，能够容纳较大强度的降水，土壤表面不易结壳，但由于红壤细颗粒的下移和雨滴的冲刷会堵塞红壤的孔隙，因而会降低渗透速度，减缓红壤水分的移动速度。

3.2持水性

土壤的持水性影响因素可以分为土壤质地和土壤结构。一方面，土壤的持水能力和土壤质地密切相关，在一定吸力范围内，质地越细，持水量越高，但是当吸力较低时，情况略有不同;这表明土壤质地并不能完全决定土壤的持水性，土壤的持水能力也会受到其它因素的影响，例如土壤孔隙的数量和特性。另一方面，土壤的结构对土壤的持水能力也有很大的影响。

一

土壤的特征性含水量又被称为水分常数，主要包括：①饱和含水量。此时土壤水分吸力为零，土壤的孔隙中充满了水分。②田间持水量。指的是土壤被灌溉水或者降水所饱和，经过一段时间后，土壤水分向下运移的速度几乎为零时所保持的水量;通常用土壤在1/3标准大气压时的含水量作为田间持水量。③萎蔫系数。指的是当植物根系不能吸取到满足自身蒸腾作用需要的水分时，植物出现永久萎蔫时土壤的含水量;通常取15个标准大气压下土壤含水量为代表。④吸湿系数。约等于吸力为31个标准大气压时土壤所保持的水量。各水分常数的水分对植物的有效性是不同的。

3.3土壤水分的供应

土壤水一般处于不断的运动之中。灌溉水或者降水在基质和重力势能等的作用下进入各土层。一方面当土壤水分饱和状态时，在重力势作用下其余的水分向下渗漏，进而补充地下水;另一方面当土壤水分处于不饱和状态时，水分就在势能的作用下向其它方向渗吸，从而补充土壤的水量。此外，当出现渗吸或者渗漏不良时，水分就会形成地表径流进而流失。当灌溉、降水停止，渗吸结束后，水分仍向下运动，进行再分配。除了以上情况，土壤中的水也会通过植物叶面的蒸腾作用或者地表蒸发返回大气中。此外，当地下水盐分浓度较高时，水分的向上运动常会导致盐渍化。土壤水分的水流速度和容量决定着土壤水分对植物根系的供应。水分容量主要指土壤对植物根系吸收的比水容量、有效水含量，随着土壤吸力的增加，土壤水的传导度也急剧降低、水容量急剧下降。因此，红壤，尤其对于风化程度高的砖红壤，当土壤水处于有效水范围的下限，且缺乏土壤深层的供水，易发生干旱。由此看来，对于亚热带、热带等多雨地区红壤，水分的保持同样重要。

4土壤物理性质

土壤物理性质主要指的是土壤固、液、气三相体系中的各种物理过程和现象。土壤的物理性质除了对土壤肥力水平起着制约作用，还会影响植物的生长发育，因此土壤的物理性质是制订合理灌溉和耕作等措施的重要依据。

4.1土壤结持度

在不同含水量下土壤表现出不同结持性、黏着性的物理状态称为土壤结持度。土壤结持度可分为酥性结持、粘滞性结持、可塑性结持和硬性结持等4种状态，4种状态的划分界限包括：收缩限、塑性上限和下限。收缩限指的是土壤由明显湿润转变为明显干燥的交界点;土壤颗粒表面的水膜恰好能够满足土壤颗粒移动所需要的最低含水量称为塑性下限;而塑性上限是指土壤颗粒刚好发生流动时的土壤含水量。酥软指数是指收缩限与塑性下限含水量之差，而塑性指数是塑性上限和塑性下限含水量的之差。在土壤处于硬性结持度时，耕作时阻力较大且易形成大土块状或粉末状;在土壤处于粘滞结持度时，土壤的承载强度较低且土壤物理结构易受到破坏;而在土壤处于塑性结持度时，土壤耕作过程时易发生粘闭。综上所述，粘滞性结持、可塑性结持和硬性结持土壤均不适合土壤耕作，仅有酥性结持度土壤适宜耕作。

4.2土壤强度

土壤支持或者抵抗外加力的能力稱为土壤强度，通常以剪强度表示。剪强度由土壤内聚力（称粘结力）、土壤内摩擦力等构成，剪强度与土壤颗粒间土体位移时断裂界面上产生的摩擦力和粘结力有关。在砂质土壤中，土壤颗粒间没有粘结力，在这种情况下抗剪强度就等于内摩擦力，且受到垂直负荷的影响，而粘质土壤抗剪强度往往取决于粘粒的含量，土壤颗粒间的粘结力大。

4.3土壤的流变性及压缩性

土壤的流变性指土壤在流动时变量与应力之间的关系或在外力的作用下产生变形。这两种情况分别为：①处于干燥状态的有弹性性质的粘土;②稀薄的稳定泥浆。应变量和应力无单值关系，随着有效应力的增加，变形以较高的速度连续发生;变形速度与应力间成直线关系时的液体称牛顿液体。一定浓度的土壤泥浆会产生结构，体系受到扰动时强度减低的现象称为触变，使其发生流动所必须施加的应力即为塑变值。

土壤的压缩性指土壤容积在施加压力下的变化。土壤压缩产生的原因是粘粒吸附水减少以及土壤颗粒趋于定向排列，而土壤在水分饱和状态下产生的排水压缩称之为固结。

5结语

研究红壤的物理性质意义重大，对生产生活有着重要价值。首先，土壤的物理特征对自然灾害起着关键作用，在南方红壤丘陵区，山洪、泥石流、崩岗等自然灾害时常发生，究其根本在于物理性质的变化，是一个从量变到质变的过程，因此，充分掌握红壤的物理性质对防治水土流失及自然灾害防治至关重要。此外，土壤的颗粒组成、孔隙性、持水性等对土壤保水保持养分有着根本影响，土壤是植物存活生长的基础，除了自身水分养分的动态变化外，也影响着植物的水分养分供给变化。