湖南省典型巖溶區(qū)土壤顏色與土壤發(fā)育程度的關(guān)系

中圖分類號：S155 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）08-0023-13

Relationship Between Soil Color and Degree of Soil Development in a Typical Karst Area of Hunan Province

JIANG Jun’， JI Xiang-tong1，YUAN Hongl2，DUAN Cheng-long’，XING Yu-xin’，LIU Peng' （1.CollegeofsocltualUsitg，C;2ybrfKtc Natural Resources/Guangxi，situteofarstGeoogyinesecdemyofGeologicaliences，Guili，）

Abstract：Toinvestigatetecoelationbetweethesoilcolorandsoildevelopmentinkarstareas，thisstudyfocusedonthesoils 中 （0-30cm） developedfrom weatheredlimestoneparent materialinatypical karstareaofHunanProvince.Thesoilcolorparameters （hueH，chromaCandvaueV）weremeasuredandintegratedwithgeographicdataandsoilphyicochemicalpropertiestoestablish asystematiclasificationframeworkof thesoil.Furthermore，therelationshipetweensoilcolorandthedegreeofsoildevelopment wasexploredThresultsaesummarzedasfollws.Inthesystematicclasificationframeork，thearstsoilsinthestdyarea werecategordintooursldes：Athosolsesolssolsdambisos.）iiatdereceeistedinolr parameters ofdiferentkarstsoils.Mostsoilsamplesshowed thehueofYR，ofwhich10YRaccountedforthehghestproportion.he rangesof CandVvalueswere4-8and1-8，respectively.Theprofilediferences insoilcolorofAnthrosolswere more pronounced thanthoseofotersoilorders.（3）Thesoil pHinthestudyarea predominantlyrangedfromacidic to weaklyalkaline，withtextures mainly consisting of clay or clay loam.The content of free Fe₂O₃ washigh，while the organic matter content exhibited significant variations.Soilorganic materandironcontentwereidentifedaskeyfactorsinfuencingsoilcolor.Anincreaseinorganicatter content enhanced thehumus staining degree，darkening thesoilcolor.Inreases inclayparticle proportionledtodecreased Vand increased C.With the advancement of soil development， the enrichment of free Fe₂O₃ occurred concurrently with the increase in clay content. The silt-clay ratio demonstrated significant correlations （Plt;0.01 ） with soil color parameters.

Key words： typical karst areas; soil color; soil development; response relationships

土壤顏色是成土過程中環(huán)境變化與多種因素綜合作用的結(jié)果，對環(huán)境變遷極為敏感，是土壤的重要形態(tài)特征之一。土壤顏色與碳酸鹽、有機質(zhì)及游離 Fe₂O₃ 等成分密切相關(guān)，可反映土壤礦物組成和有機物含量[1-2]。淺色礦物（如碳酸鹽）會提高土壤亮度，而游離 Fe₂O₃ 則會降低土壤亮度[2]，導(dǎo)致不同類型土壤呈現(xiàn)獨特的顏色特征。土壤顏色與土壤發(fā)育過程有密切關(guān)系，隨著土壤顏色量化體系的成熟，土壤顏色已成為表征土壤發(fā)育程度的關(guān)鍵指標，既能反映土壤的內(nèi)在組成與性質(zhì)變化，又能反映其形成環(huán)境與發(fā)育過程的影響[4]。

巖溶（喀斯特）是地表水與地下水以化學(xué)溶蝕作用為主，機械侵蝕與重力崩塌為輔，對可溶性巖石進行破壞改造所形成的地質(zhì)現(xiàn)象的統(tǒng)稱。巖溶土壤在此地質(zhì)條件下演化形成，是全球分布最廣的土壤類型之一。巖溶土壤生態(tài)系統(tǒng)具有脆弱性、多變性和異質(zhì)性，對環(huán)境變化高度敏感[5]。幾十年來，學(xué)者們通過研究氣候因素（太陽輻射、降雨、土壤濕度）和土壤屬性（質(zhì)地、覆蓋方式）對現(xiàn)代土壤顏色的影響機制，揭示了這些因子通過調(diào)控土壤理化反應(yīng)速率，間接驅(qū)動生物活動與成色過程的相關(guān)性[6-8]。但既有研究多聚焦于土壤顏色與單個氣候因子的關(guān)系，對土壤顏色與土壤發(fā)育程度的系統(tǒng)性響應(yīng)仍缺乏深入探討。

研究采集湖南省典型巖溶區(qū)石灰?guī)r風(fēng)化物母質(zhì)發(fā)育的土壤樣品，運用孟塞爾土壤比色卡[7-8]，結(jié)合土壤的理化特性分析，明確土壤顏色參數(shù)與土壤理化性質(zhì)的響應(yīng)關(guān)系，并基于系統(tǒng)分類體系探究土壤發(fā)育程度與土壤顏色演變的響應(yīng)規(guī)律，以期為土壤系統(tǒng)分類體系中土色與土壤發(fā)育程度的系統(tǒng)性研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

湖南省位于我國中部地區(qū)（ 108^°47^′～114^°15^′E ，24^°38^′～30^°08^′N ），土地總面積為 21.18×10⁴km² ，其中巖溶土壤面積占總面積的 25.7% ；該省東、南、西三面環(huán)山，中部丘陵起伏，北部盆地、平原廣闊，形成了向東北敞開的不對稱馬蹄形地貌。研究區(qū)氣候類型屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，年平均氣溫16～18^°C ，年平均降水量 1200～1800mm ，熱量充足、降水集中。湖南地區(qū)典型巖溶主要分布在西北部、中部與東南部。

1.2樣品采集與預(yù)處理

綜合分析湖南省土壤母質(zhì)和土地利用現(xiàn)狀，參照《中國土系志（中西部卷）湖南卷》[]和“土壤質(zhì)量野外土壤描述”[中對石灰?guī)r風(fēng)化物發(fā)育土壤的描述和分類，結(jié)合全國第三次土壤普查數(shù)據(jù)，采用綜合地理單元法確定湖南省巖溶地區(qū)典型土壤剖面的基本位置。課題組對研究區(qū)域石灰?guī)r母質(zhì)分布區(qū)進行野外實地踏勘，綜合考慮研究目的、土壤類型、地形地貌以及植被分布狀況等多種因素后，利用全球定位系統(tǒng)儀（GPS）確定土壤剖面的野外取樣點（表1）。研究共布設(shè)32個巖溶區(qū)土壤剖面樣品采集點，涵蓋了果園、林地、草地和水田等不同土地利用方式。依據(jù)《野外土壤描述與采樣手冊》[12]，按照標準挖掘向陽土壤剖面，土壤剖面坑寬 1.2m 長 1.5～2.0m 對土壤剖面形態(tài)（顏色、質(zhì)地等）進行詳細觀察和描述，并分別取樣、拍照、標記和記錄，最后分層回填、夯實。

土壤樣品采回后置于室內(nèi)干燥、陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干，風(fēng)干過程中挑出瓦礫、植物殘渣等非土物質(zhì)，并經(jīng)常翻動，加速干燥。取風(fēng)干、充分混勻后的土壤樣品，用木滾筒碾壓、研缽研磨后，根據(jù)試驗需求過10目和100目篩制成土樣，用塑料袋封裝并做好標記待用。

為了盡量減少土壤母質(zhì)對研究結(jié)果的影響，研究僅取用 0～30cm 土壤剖面，自上而下分別是腐殖質(zhì)層（ 0～20cm ，A）耕作層（ 20cm 左右，Ap）淀積層（ Φgt;20cm ，B，根據(jù)土層發(fā)生學(xué)性質(zhì)，含過渡層）的樣本進行相關(guān)分析。

1.3 測定指標及方法

1.3.1土壤顏色采用孟塞爾土壤比色卡[6-8確定土壤色調(diào)、彩度、亮度。色調(diào)（H）用以描述決定顏色類別的主波長[13-4]，由5個主色調(diào)（紅R、黃Y、綠G、藍B和紫P）及5個補充色調(diào)（黃紅YR、綠黃GY、藍綠BG、紫藍PB和紅紫YP）組成，色調(diào)又分為2.5、5、7.5和10共4個等級。彩度（C）是光譜色的相對純度，即濃淡程度，從0到8逐漸變淡。亮度（V）是土壤顏色的明亮度，絕對的黑色為0，絕對白色為10，從0到10逐漸變亮。

為了便于計算與分析，將土壤色調(diào)以數(shù)據(jù)形式表征，按公式（1）進行轉(zhuǎn)換。

式中： H⁰ 為色調(diào)數(shù)量化值， Ip 為主色調(diào)代碼，Is 為補充色調(diào)代碼。

1.3.2土壤物理性質(zhì)土壤基本理化性質(zhì)參考《土壤農(nóng)化分析》[15]進行測定。采用比重計法和吸管法測定土壤樣品的粉粒、黏粒、砂粒的含量。參考《土壤學(xué)》[中方法測定粉黏比。土壤中粉砂與黏粒含量的比值反映了王壤風(fēng)化發(fā)育程度。在土壤發(fā)育的過程中粉砂會逐漸轉(zhuǎn)化為黏粒，土壤的發(fā)育程度越高，粉砂的含量越低，黏粒的含量越高，從而導(dǎo)致粉黏比降低。

1.3.3土壤化學(xué)性質(zhì)采用電位法測定土壤樣品的pH值；采用氫氧化銨法測定土壤樣品的鐵氧化物含量；采用NaOH溶液浸提-鋁試劑比色法測定土壤樣品的鋁飽和度；采用重鉻酸鉀氧化法測定土壤樣品的有機質(zhì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

研究利用Excel對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用SPSS26.0軟件進行土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、土壤顏色等環(huán)境因子的相關(guān)性分析，采用Origin9.0進行繪圖。

表1土壤樣品采集點概況

2 結(jié)果與分析

根據(jù)土壤發(fā)育程度與系統(tǒng)分類統(tǒng)計，32個采樣 點中有人為土12個，富鐵土9個，淋溶土7個，雛 形土4個。

2.1 研究區(qū)域的土壤顏色

2.1.1土壤色調(diào)由表2可知，32個采樣點根據(jù)不同土層共有96個樣本，其中只有12個樣本的土壤色調(diào)為 2.5Y （黃色），其他均為YR，不同色調(diào)樣本占比排序為 10YR（42.71%）gt;5YR（20.83%）gt;7.5YR 0 16.67%）gt;2.5Y（12.50%）gt;2.5YR（7.29%） 。其中，人為土中HH-11、SY-04、SY-13和LD-05及富鐵土中HY-02的 H⁰ 呈現(xiàn)出隨土層深度增加而增加的規(guī)律，而其余富鐵土、淋溶土與雛形土土樣色調(diào)整體上則無明顯變化，由此可見，人為土土壤色調(diào)差異大于其他土壤。

2.1.2土壤彩度由表2可知，研究區(qū)土壤彩度（C）的變化范圍在4～8之間。其中，彩度為6的占比最大，達到 51.04% ，其次分別是5（ 20.83% ）和7（ 18.75% ），占比最少的是4，僅為 2.08% ；人為土中XX-09、YZ-11、SY-11、SY-12、SY-13、LD-05的C隨著土層深度的增加而增加，而CZ-11的C則隨著土層深度的增加而降低；富鐵土中除YZ-06的C隨著土層深度的增加而降低外，整體上呈上升趨勢；雛形土中ZJJ-02的C土層深度的增加而增加，其余則無明顯變化；淋溶土中XX-01的C隨著土層深度的增加而降低，XX-04、XX-05、SY-09呈上升趨勢，其余土壤樣品無明顯變化。

2.1.3土壤亮度由表2可知，研究區(qū)土壤亮度（V）的變動范圍為1～8。人為土中XX-09、XX-12、HH-11、CZ-11、YZ-10、SY-13和LD-05的V隨著土層深度的增加而增加，其他樣品則無明顯變化；富鐵土中除HY-02和ZZ-05的V隨著土層深度的增加而增加，其他樣品無明顯變化；雛形土中ZJJ-01的V隨著土層深度的增加而增加，其余無明顯變化；淋溶土中XX-01、XX-04和SY-09的V隨著土層深度的增加而增加，其余土壤樣品無明顯變化。

表2各樣本的土綱和土壤顏色

續(xù)表2

2.2研究區(qū)域土壤的主要物理性質(zhì)

由表3可知，研究區(qū)各樣本土壤砂粒含量的均值為 13.02% ，整體含量介于 0.17%～55.49% 之間；粉粒含量的均值為 45.44% ，整體含量介于 20.71%～

表3各樣本土壤所屬類別、質(zhì)地及機械組成

續(xù)表3

73.79% 之間；黏粒含量的均值為 41.54% ，整體含量介于 14.16%～77.83% 之間。這表明研究區(qū)土壤質(zhì)地以黏土（黏粒占比超過 50% ）、黏壤土（黏粒含量在20%～50% 之間）為主，多為粉黏土或粉黏壤土。

不同土地利用類型的土壤機械組成區(qū)別較大。

水田的黏粒含量介于 14.16%～38.37% 之間，均值為 29.19% ，粉黏比介于 1.25～5.21 之間，其中SY-12、LD-05各土層的粉黏比均大于2，整體高于其他土壤樣品；林地的黏粒含量介于 22.57%～77.83% 之間，均值為 51.17% ，粉黏比介于0.27～3.18，其中除XX-01的Ap層與ZJJ-02的A層粉黏比大于2，其他土壤樣品的粉黏比均小于2。草地、果園、水改旱及耕地類型的土壤，質(zhì)地以粉壤土和壤土為主，粉黏比介于1～2之間，其中XX-04的粉黏比要高于其他土壤樣品，ZJJ-01的粉黏比相對較低。

人為土的土壤顆粒占比排序與雛形土相同，富鐵土的土壤顆粒占比排序與淋溶土相同。人為土顆粒占比排序依次是粉粒（ 58.49% ） gt; 黏粒（ 31.42% ） gt; 砂粒（ 10.08% ）；富鐵土顆粒占比排序依次是黏粒（ 56.53% ） gt; 粉粒（ 35.20% ） gt; 砂粒（ 8.28% ）；淋溶土顆粒占比排序依次是黏粒（ 43.60% ） gt; 粉粒（ 39.75% ） gt; 砂粒（ 16.65% ）；雛形土顆粒占比大小依次是粉粒（ 39.32% ） gt; 黏粒（ 34.56% ） gt; 砂粒（ 26.12% ）。其中，人為土和富鐵土的黏粒占比超過50% ，以粉黏土和黏土為主。

2.3研究區(qū)域土壤的主要化學(xué)性質(zhì)

根據(jù)土壤理化性質(zhì)測定試驗結(jié)果分析，由表4可知，研究區(qū)各樣點土壤的 ΔpH 值介于弱堿性一酸性之間，有機質(zhì)含量介于 1.93～100.92g/kg 之間，除了HH-11、CZ-03、LD-01、LD-02之外，其余土樣的有機質(zhì)含量隨著土層深度增加而降低。

表4各樣本土壤的理化性質(zhì)

續(xù)表4

具體而言，水田pH值多呈中性至弱堿性，有機質(zhì)含量介于 13.99～77.25g/kg 之間，游離 Fe₂O₃ 平均含量是 30.12g/kg ，游離度介于 44.98%～121.60% ：林地pH值多呈酸性至堿性，有機質(zhì)含量介于1.93～50.17g/kg ，游離 Fe₂O₃ 平均含量是 53.09g/kg 游離度介于 45.98%～100.11% ；其他土壤利用類型pH值介于中性至酸性，有機質(zhì)含量介于1.93～100.92g/kg 之間，游離 Fe₂O₃ 平均含量是 31.73g/kg ，游離度介于 54.94%～81.17% 。

人為土有機質(zhì)含量介于 6.14～77.25g/kg 之間，游離 Fe₂O₃ 平均含量 32.48g/kg ，游離度介于44.98%sim121.63% ；富鐵土有機質(zhì)含量介于 5.42～39.07 g/kg 之間，游離 Fe₂O₃ 平均含量 63.16g/kg ，游離度介于 51.08%～100.11% ，且富鐵土游離 Fe₂O₃ 含量隨著土層深度的增加而增加；淋溶土有有機質(zhì)含量介于 5.60～100.92g/kg 之間，游離 Fe₂O₃ 平均含量 43.13g/kg ，游離度介于 45.98%～94.02% ，淋溶土游離 Fe₂O₃ 含量及游離度會隨著土層深度的增加而增大。雛形土有機質(zhì)含量介于 1.93～50.17g/kg 之間，游離 Fe₂O₃ 平均含量 39.47g/kg ，游離度介于51.82%～92.38% ，游離 Fe₂O₃ 含量及游離度會隨著土層深度的增加而減少。人為土的有機質(zhì)含量相較于其他土綱整體較高，除HH-11外，有機質(zhì)含量隨著土壤土層深度的增加而減少。

2.4土壤顏色與土壤發(fā)育的關(guān)系

土壤發(fā)育受到地形、地理位置和土壤利用類型等多種因素的影響。這種影響最終體現(xiàn)在土壤的發(fā)育程度上，而土壤顏色、粉黏比及游離 Fe₂O₃ 是衡量土壤發(fā)育程度的指標[17]。由表5可知，研究區(qū)土壤的粉黏比與土壤顏色參數(shù) H⁰ 、C、V均呈現(xiàn)顯著相關(guān)性，其中粉黏比與 H⁰ 和C呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（ Plt; 0.01），與V呈極顯著負相關(guān)性關(guān)系（ Plt;0.01 ）。

表5土壤顏色因子與粉黏比的相關(guān)性

注：**表示指標間相關(guān)性極顯著（ Plt;0.01 ）。

由圖1～4可知，96個土壤樣本中，粉黏比 gt;3 的樣本僅3個，因此在對比粉黏比與土壤顏色、有機質(zhì)含量的相關(guān)關(guān)系時，粉黏比的取值區(qū)間為0～3。

圖1粉黏比與C的關(guān)系

圖2粉黏比與V的關(guān)系

圖3粉黏比與 H^° 的關(guān)系

圖4粉黏比與有機質(zhì)的關(guān)系

在該區(qū)間內(nèi)，粉黏比與C呈極顯著正相關(guān)，即粉黏比越高，C越高。粉黏比反映土壤中粉粒與黏粒的比例，粉黏比高意味著粉粒占比大、黏粒占比小，土壤發(fā)育程度較低。此時土壤中游離 Fe₂O₃ 含量較低，致色礦物較少，C較低;反之，當(dāng)土壤發(fā)育程度提高，黏粒含量增加，粉黏比降低，游離 Fe₂O₃ 含量升高，C隨之增加。

在0～3的區(qū)間內(nèi)，粉黏比與V呈極顯著負相關(guān)，粉黏比越高，V越低。粉黏比高的土壤發(fā)育程度低，則有機質(zhì)含量較少，土壤顏色較淺，V較高；隨著土壤發(fā)育，有機質(zhì)積累增加，土壤顏色變暗，V降低。此外，黏粒含量增加會導(dǎo)致土壤顆粒比表面積增大，對光的吸收增強，V進一步降低。

在0～3的區(qū)間內(nèi)，粉黏比與 H⁰ 呈顯著正相關(guān)，粉黏比越高，色調(diào)越偏向黃紅色（YR）。土壤發(fā)育程度低時，母質(zhì)中的碳酸鹽等淺色礦物殘留較多，色調(diào)偏黃；隨著發(fā)育程度提高，鐵氧化物（如赤鐵礦）逐漸富集， H⁰ 向紅色（R）偏移。粉黏比降低（黏粒增加）伴隨鐵氧化物的結(jié)晶化，導(dǎo)致 H⁰ 降低（向紅色方向變化）。

在0～3的區(qū)間內(nèi)，粉黏比與有機質(zhì)含量呈顯著負相關(guān)，粉黏比越低，有機質(zhì)含量越高。土壤發(fā)育程度高時，植被覆蓋度提高，生物循環(huán)活躍，有機質(zhì)積累增加；同時，黏粒含量增加使土壤結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，有利于有機質(zhì)的保存。粉黏比低（黏粒占比大）的土壤保水保肥能力強，為有機質(zhì)積累提供了良好環(huán)境。

2.5 土壤顏色變化因子分析

研究對土壤顏色與土壤主要理化性狀進行了相關(guān)性分析，結(jié)果如圖5所示。其中，有機質(zhì)與 H⁰ C呈正相關(guān)，與V呈負相關(guān)，表明有機質(zhì)含量增加可使土壤顏色加深；游離 Fe₂O₃ 與 H⁰ 、C呈顯著負相關(guān)，與V正相關(guān)，揭示其作為致色礦物對土壤顏色的主導(dǎo)作用。機械組成中，砂粒與C、V正相關(guān)，黏粒則與 H⁰ 、C負相關(guān)、與V正相關(guān)，反映了粒徑通過比表面積影響光反射特性。當(dāng)粉黏比從0.34（如HY-02樣點，黏粒占比 74.74% ）增至2.33（如CZ-11樣點，黏粒占比 25.98% ）時，彩度（V）從8降至3；粉黏比從0.34（如XX-05樣點，黏粒占比 71.63% ）增至2.91（如SY-12樣點，黏粒占比23.41% ）時，V從6降至3。

3 討論

研究通過對湖南省典型巖溶區(qū)石灰?guī)r風(fēng)化物母質(zhì)發(fā)育土壤的系統(tǒng)分析，明確了土壤顏色與土壤理化性質(zhì)及發(fā)育程度的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)研究區(qū)土壤顏色參數(shù)（色調(diào)H、彩度C、亮度V）變化顯著，通過公式（1）將土壤顏色參數(shù)轉(zhuǎn)變成數(shù)值，其中 H⁰ 的范圍為45～81、C的范圍為4～8、V的范圍為1～8，且顏色特征與土壤有機質(zhì)、機械組成及游離 Fe₂O₃ 含量相關(guān)。已有研究表明，土壤顏色與其地球化學(xué)特性密切相關(guān)，母質(zhì)、地形、成土?xí)r間和有機質(zhì)等因素均會對土壤顏色產(chǎn)生影響[7.18-19]。單一因素對土壤顏色的影響相對有限，而多個因素之間的相互作用則影響顯著。土壤顏色不僅與有機質(zhì)含量相關(guān)[2]，還與游離 Fe₂O₃ 含量及粒徑等理化特性密切相連[20]。游離 Fe₂O₃ 與粉黏比呈顯著負相關(guān)，表明其富集過程與黏粒形成同步發(fā)生，黏粒含量增加為鐵氧化物的沉積提供了載體，而鐵氧化物的膠結(jié)作用又促進了黏粒的團聚，二者共同影響土壤顏色的變化[21]。此外，黏粒含量與有機質(zhì)含量呈正相關(guān)，主要原因是黏粒具有較大的比表面積，能夠吸附腐殖質(zhì)（土壤中最主要的色素來源[1）。同時，有機質(zhì)作為導(dǎo)致土壤顏色加深的關(guān)鍵因素[22]，不僅能通過腐殖質(zhì)的積累直接影響土壤色澤，還能促進植物生長并提高植被覆蓋率，從而間接增強土壤的有機質(zhì)輸入，進一步加深土壤顏色。本研究結(jié)果與之一致。

圖5土壤顏色與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性（圖中***、**、*分別代表 1% ， 5% ， 10% 的顯著性水平）

土壤有機質(zhì)的主要成分是深色腐殖質(zhì)，其增加會導(dǎo)致土壤顏色加深。有機質(zhì)與黏粒含量呈顯著正相關(guān)，但在富鐵土中，YZ-06樣點B土層的有機質(zhì)含量僅 6.14g/kg ，亮度卻達8，這是因為其游離Fe₂O₃ 含量高達 57.76g/kg ，其紅棕色調(diào)對顏色的主導(dǎo)作用超過了有機質(zhì)的影響，揭示了巖溶區(qū)土壤鐵氧化物與有機質(zhì)協(xié)同致色、但鐵氧化物主導(dǎo)的獨特模式，與黑土區(qū)以有機質(zhì)致色為主的機制存在差異[1.20]。

土壤有機質(zhì)的形成與分解受多種因子影響，其中從環(huán)境要素角度可考慮土壤地形因子對水熱的再分配效應(yīng)直接或間接影響剖面土壤的水分、養(yǎng)分、熱量和氣體等要素[18]。本研究受數(shù)據(jù)限制，僅分析了供試土壤在特定土層深度范圍內(nèi)的有機質(zhì)含量變化特征。結(jié)果表明，土壤有機質(zhì)含量整體上隨剖面深度的增加而呈下降趨勢，這一結(jié)論與張欣等[9]的研究結(jié)果一致。土壤有機質(zhì)含量與V呈極顯著負相關(guān)（ Plt;0.01 ），證實了腐殖質(zhì)染色對土壤顏色深化的主導(dǎo)作用[1]。因此，當(dāng)有機質(zhì)含量從 1.93g/kg （LD-03樣點B土層）增至 100.92g/kg （XX-04樣點A土層）時，土壤亮度從8降至3，這是由于腐殖質(zhì)膠體對光的吸收能力強，促使顏色向暗色偏移。但富鐵土中YZ-08樣點B土層的有機質(zhì)含量僅 6.12g/kg 亮度為6，游離 Fe₂O₃ 含量高達 70.95g/kg ，其紅棕色調(diào)掩蓋了有機質(zhì)的暗色效應(yīng)。這與郝翔翔等[關(guān)于黑土區(qū)以有機質(zhì)影響顏色變化的結(jié)論不同，可能是因為巖溶區(qū)土壤土層淺薄、生物量有限，鐵氧化物的成土作用更突出。

粉黏比可作為土壤發(fā)育程度的重要指標。在本研究中，粉黏比與土壤顏色參數(shù)（H、C、V）呈現(xiàn)顯著相關(guān)性，粉粒、粉黏比與C呈極顯著正相關(guān)（ Plt; 0.01），與V呈極顯著負相關(guān)（ Plt;0.01 ），這與張蕾等[2的研究結(jié)果相似。粉黏比本質(zhì)上反映了土壤機械組成的風(fēng)化演變過程，當(dāng)粉黏比較高時（如XX-04樣點A土層的粉黏比為2.12），土壤中粉粒占比大、黏粒占比小，表明成土過程中礦物風(fēng)化程度較低，土壤發(fā)育程度低，游離 Fe₂O₃ 等致色礦物尚未充分富集，故彩度較低，為4；當(dāng)土壤達到成熟或老年發(fā)育階段時，通常表現(xiàn)為黏重質(zhì)地，土壤黏粒含量較高，粉黏比降低，游離 Fe₂O₃ 因次生富集而含量升高（如YZ-08樣點B土層游離 Fe₂O₃ 的含量為 70.95g/kg ）

土壤粒徑是土壤質(zhì)地分類的關(guān)鍵指標，而粒徑的比表面積則是影響土壤光譜特征的重要因素。土壤的機械組成比例與漫反射強度密切相關(guān)，不同粒徑的顆粒展現(xiàn)出不同的比表面積。隨著土壤顆粒尺寸的減小，土壤的光譜反射率會顯著增加，從而直接或間接影響土壤的光譜反射特性，導(dǎo)致土壤顏色發(fā)生變化[23]。土壤中粉粒含量的降低會使土壤亮度降低而彩度增加；砂粒比例的提高則使土壤顏色變得更加明亮；而黏粒比例的增加則導(dǎo)致H和C的降低，同時V值則會升高。土壤質(zhì)地中不同粒徑的比表面積對光的反射率產(chǎn)生影響，粒徑越小，比表面積越大，反射率越強，這一結(jié)果與喬星星等[23]的研究結(jié)論相一致。在供試土壤中，黃壤和黃紅壤的黏粒比略高于紅壤，主要以黏壤土為主。同時，土壤母質(zhì)中氧化鐵的結(jié)晶化過程引發(fā)了“黃化”現(xiàn)象[16]，使得土壤顔色趨向于黃色。

鐵氧化物是土壤中主要的致色礦物，其種類和比例的變化會引起土壤顏色的系統(tǒng)性變化。游離Fe₂O₃ 是土壤中的主要色素礦物，其中的針鐵礦和赤鐵礦是土壤中最關(guān)鍵的染料，針鐵礦呈亮黃色，而赤鐵礦則呈深紅色[22]，其種類和比例變化將主導(dǎo)土壤的光學(xué)特性，進而影響土壤顏色體系。當(dāng)游離Fe₂O₃ 含量增加時，土壤對可見光波段的吸收能力增強，導(dǎo)致土壤顏色變暗和變紅，說明游離 Fe₂O₃ 是驅(qū)動土壤顏色變化的影響因子之一。

綜上所述，研究區(qū)域的土壤顏色主要受到有機質(zhì)和土壤中鐵氧化物含量的控制，同時也與土壤的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)存在一定的關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)為巖溶區(qū)土壤系統(tǒng)分類提供了新的理化指標，即通過游離Fe₂O₃ 含量與彩度的匹配關(guān)系，可輔助判斷土壤的發(fā)育階段。

4結(jié)論

研究采集湖南省典型巖溶區(qū)石灰?guī)r風(fēng)化物母質(zhì)發(fā)育的土壤樣品，運用孟塞爾土壤比色卡，結(jié)合土壤的理化特性分析，以期明確土壤顏色參數(shù)與土壤理化性質(zhì)的響應(yīng)關(guān)系，得出如下結(jié)論。

（1）研究區(qū)內(nèi)石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育的土壤高級分類共識別出11個人為土、9個富鐵土、7個淋溶土、5個雛形土；供試土壤的色調(diào)以YR為主，伴有少量Y，主要變化范圍在2.5YR至10YR之間，彩度介于4至8之間，亮度為1至8。多數(shù)剖面呈現(xiàn)表層至深層亮度、彩度逐漸增加的趨勢。

（2）土壤顏色受有機質(zhì)、鐵氧化物與機械組成的協(xié)同調(diào)控：有機質(zhì)通過腐殖質(zhì)染色使土壤顏色加深，土壤亮度與有機質(zhì)含量呈極顯著負相關(guān)（ Plt; 0.01）；游離 Fe₂O₃ 作為主要致色礦物，其含量與彩度呈極顯著正相關(guān)（ Plt;0.01 ）；機械組成中黏粒占比通過比表面積調(diào)節(jié)光反射率，黏粒含量高的土壤顏色更深。

（3）土壤發(fā)育程度與顏色參數(shù)顯著關(guān)聯(lián)，即發(fā)育程度越高，粉黏比越低，黏粒含量增加且游離 Fe₂O₃ 富集，導(dǎo)致色調(diào)向紅色偏移、彩度升高，而有機質(zhì)積累使亮度降低。反之，顏色變化可反演發(fā)育階段，如“黃化”對應(yīng)低發(fā)育程度，“紅化”與高發(fā)育程度的鐵氧化物富集相關(guān)。不同土壤類型的顏色隨剖面深度變化規(guī)律各異，反映出發(fā)育過程的異質(zhì)性。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）