王軍廣，李晨晨，趙志忠，趙廣孺，畢 華，張忠偉

（海南師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院，海南 ?？?571158）

海南島磚紅壤中微量元素含量及其分布特征研究

王軍廣，李晨晨*，趙志忠，趙廣孺，畢 華，張忠偉

（海南師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院，海南 ?？?571158）

以海南島發(fā)育典型的磚紅壤為研究對(duì)象，對(duì)其不同剖面微量元素的組成特征和分異變化規(guī)律進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不同剖面微量元素的含量變化趨勢(shì)具有一定的相似性，土壤母質(zhì)是決定磚紅壤微量元素含量和分異的主要原因；而人類活動(dòng)對(duì)磚紅壤剖面中的部分微量元素的含量與分異具有一定影響，導(dǎo)致少量Cr、As、Pb等有害外源微量元素進(jìn)入土壤并趨于在土壤的淺層富集.

微量元素；磚紅壤；分布特征；海南島

土壤是由各種巖石風(fēng)化產(chǎn)物、松散沉積物（成土母質(zhì)）發(fā)育而形成的近地表自然介質(zhì)，土壤中常量元素、微量元素的組成及其變化特征是反映土壤發(fā)育、成土過程及其演化的重要指標(biāo).土壤中微量元素是土壤的重要組成成分，是表征土壤質(zhì)量的重要因子.土壤微量元素的組成及其空間變化特征直接反映了土壤發(fā)育、成土及其演化過程.不管是由宏觀還是微觀的尺度觀測(cè)，土壤微量元素的空間變異性均存在.因此，研究土壤中微量元素含量的空間變化對(duì)認(rèn)識(shí)本區(qū)土壤微量元素的空間變異結(jié)構(gòu)、流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合理布局、土壤資源綜合治理都具有重要的意義［1］.近年來，人們?cè)谥匾曂寥乐形⒘吭睾康臋M向變化研究的同時(shí)［2-4］，也對(duì)土壤中微量元素含量的垂向變化研究予以了高度重視［5-7］.本文選擇海南島占地面積最大、發(fā)育典型的磚紅壤作為研究對(duì)象，探討區(qū)內(nèi)磚紅壤發(fā)育演化過程中微量元素的分布特征，在此基礎(chǔ)上分析不同剖面微量元素含量的縱向變化特點(diǎn)及其形成機(jī)理.

1 研究區(qū)概況

海南島是中國僅次于臺(tái)灣島的第二大島，地處北緯18°10′～20°10′，東經(jīng)108°37′～111°03′之間，總面積約3.39×104km2，是一個(gè)穹形山體的海島，四周低平，中間高聳，由山地、丘陵、臺(tái)地、平原組成環(huán)形層狀地貌.海南島地處熱帶，屬熱帶季風(fēng)氣候，是我國最具有熱帶海洋氣候特色的地區(qū)，全年暖熱，雨量充沛，干濕季節(jié)明顯.

研究區(qū)內(nèi)的土壤發(fā)育較成熟，可分為黃壤、磚黃壤、磚紅壤、赤紅壤、燥紅土等5大類型，其中本次研究對(duì)象—磚紅壤是區(qū)內(nèi)最主要的土壤類型，占全島土壤面積的63.85％，主要分布于階地、臺(tái)地及海拔400 m以下的低丘地帶，按其成土母質(zhì)特征又可分為玄武巖磚紅壤、淺海沉積物磚紅壤、花崗巖磚紅壤、砂頁巖磚紅壤，其中又以后兩者分布最廣［8］.

2 樣品采集與分析方法

研究區(qū)位于海南島內(nèi)，包括樂東縣、東方市、昌江縣、儋州市、白沙縣、五指山市、文昌縣、定安縣等市縣.本次研究主要選擇研究區(qū)內(nèi)磚紅壤發(fā)育較好的11個(gè)剖面進(jìn)行研究.其中7個(gè)剖面分別采集了淋溶層（A層）、淀積層（B層）、母質(zhì)層（C層）3層土壤樣品，4個(gè)剖面采集了淀積層（B層）、母質(zhì)層（C層）2層土壤樣品，同一層位采集多個(gè)樣品充分混合，得到的土樣在室內(nèi)經(jīng)自然晾干，風(fēng)干后用瑪瑙研缽磨細(xì)，然后過200目尼龍篩，選取20 g用于Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Cd、Pb等微量元素含量的測(cè)定.土壤微量元素含量分析采用ICP-MS方法進(jìn)行，全部分析項(xiàng)目由中科院貴陽地球化學(xué)研究所資源與環(huán)境測(cè)試分析中心完成.

3 分析與討論

3.1 微量元素的組成特征

本次研究中，昌江車站、五指山莊、瓊海長(zhǎng)坡和嘉積、瓊中城北等5個(gè)采樣點(diǎn)的土壤類型屬于花崗巖磚紅壤，其余的6個(gè)屬于砂頁巖磚紅壤，各剖面樣品的部分微量元素平均含量見表1.

表1 海南島各磚紅壤剖面的微量元素平均含量及與其他土壤的對(duì)比 mg/kgTab.1 The concentrations of trace elements in the soils derived froMdifferent latosol profiles in Hainan Island and their comparasion With other soils of China mg/kg

根據(jù)表1所列的各剖面微量元素的含量，并與中國南方磚紅壤、中國土壤、世界土壤平均含量進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)微量元素分布存在以下規(guī)律：1）區(qū)內(nèi)磚紅壤剖面中Cu、Zn、Cd、Pb等4種微量元素的平均含量普遍高于中國南方磚紅壤的平均值，除Zn外，其他3種元素的平均含量基本上高于或接近全國土壤平均值（安定仙溝的Cd平均含量接近0.097）；除昌江車站As的平均含量略低于世界土壤平均值外，其他各剖面的Cu、As、Pb平均含量多高于世界土壤平均值，其中Pb高于世界土壤平均值2～4倍；而文昌抱羅剖面As和樂光農(nóng)場(chǎng)剖面Pb的平均含量偏高，分別高于世界土壤平均值的8倍、5倍.2）除了儋州那大剖面的Cr、文昌抱羅剖面的Mo、瓊中城北剖面的Co外，各剖面的Cr、Co、Ni、Mo、Cd等微量元素的平均含量則普遍低于或稍微高于中國南方磚紅壤的平均值和世界土壤平均值；其中各剖面Mo的平均含量比中國南方磚紅壤平均值低的多.3）不同母質(zhì)土壤的部分微量元素含量有一定的差別，如由砂頁巖風(fēng)化而成的磚紅壤中As等元素的平均含量明顯高于花崗巖磚紅壤；同一母質(zhì)的五指山莊花崗巖磚紅壤剖面各微量元素含量均高于昌江車站，這說明土壤母質(zhì)對(duì)土壤微量元素的含量有一定的決定作用.4）儋州那大剖面Cr的平均含量明顯偏高，高出中國土壤平均值和世界土壤平均值2倍多.

由以上可以看出，區(qū)內(nèi)磚紅壤中微量元素的平均含量與中國南方磚紅壤平均值存在明顯的差異，而且不同剖面、不同母質(zhì)磚紅壤之間，其元素組成也存在明顯的區(qū)別，結(jié)合微量元素的形態(tài)特征，可以認(rèn)為土壤母質(zhì)是決定區(qū)內(nèi)土壤微量元素分布的重要因素之一.與中國南方磚紅壤相比，作為農(nóng)作物主要營養(yǎng)元素之一的Mo在區(qū)內(nèi)土壤原始儲(chǔ)備中明顯不足，而Cu、Pb、Zn、Cd等5種微量元素含量偏高，Cr、Co、Ni、As等元素則在不同地區(qū)、不同剖面顯示出不同的組成特征［8］.

表2 海南島磚紅壤剖面的微量元素組成 mg/kgTab.2 The contents of trace elements in the soils derived froMthe latosol profiles in Hainan Island mg/kg

3.2 微量元素的垂直結(jié)構(gòu)特征分析

不同磚紅壤剖面中微量元素不同層位的含量見表2，不同剖面上下層位微量元素的變化趨勢(shì)見圖1.由圖1可以發(fā)現(xiàn)磚紅壤剖面中微量元素在垂直分布上存在以下規(guī)律：

1）昌江車站、文昌城北、定安仙溝、文昌抱羅等土壤剖面中，淀積層中的9種微量元素含量全部高于下層母質(zhì)層微量元素含量，這說明微量元素在淀積層中富集，其中As、Mo等元素富集程度相對(duì)較高；文昌抱羅、定安仙溝土壤剖面中，母質(zhì)層中的9種微量元素含量全部高于上層淋溶層微量元素含量，說明淋溶層受淋溶作用影響大，微量元素在其下層富集；其余剖面中淋溶層、淀積層、母質(zhì)層微量元素的含量變化各不相同.

2）除樂東衛(wèi)校、瓊中城北土壤剖面不甚明顯外，同一剖面淋溶層、淀積層、母質(zhì)層微量元素變化趨勢(shì)有一定的相似性，說明土壤微量元素含量的垂直變化從根本上是取決于土壤母質(zhì)的特征.一般認(rèn)為，同一剖面磚紅壤的淺、深層土壤是在同一地貌單元、同一成土母質(zhì)的基礎(chǔ)上發(fā)育而成，因而其微量元素含量特征及上下層變化趨勢(shì)應(yīng)一致.當(dāng)然，不同磚紅壤剖面由于母質(zhì)的差別而可以造成微量元素的含量與變化趨勢(shì)有所不同（見表2）［9］.

3）除樂東衛(wèi)校和其他剖面?zhèn)€別元素外，磚紅壤剖面淀積層中的微量元素含量均高于下部母質(zhì)層的含量，而母質(zhì)層微量元素的含量又高于淋溶層中微量元素的含量，即可以表示為：淀積層＞母質(zhì)層＞淋溶層.造成這一現(xiàn)象的主要原因是區(qū)內(nèi)巖石在風(fēng)化成土演化過程中，繼承母質(zhì)微量元素特征的淋溶層微量元素經(jīng)地表水淋溶后大量遷移至淀積層中富集，從而造成淋溶層微量元素相對(duì)虧損而淀積層相對(duì)富集，并在剖面上顯示出微量元素含量分布具有B層＞C層＞A層的特征［10］.

4）花崗巖磚紅壤9個(gè)微量元素在各層中的分異規(guī)律不甚明顯，如Cr、As、Zn在各剖面中的母質(zhì)層含量相對(duì)較低，Ni則在淋溶層中含量較低，而Cd則在淀積層中含量最低.究其原因是由于花崗巖耐風(fēng)化作用較強(qiáng)，使得土壤發(fā)育程度相對(duì)較弱，土壤中微量元素的分異程度較差.如在瓊海嘉積、瓊中城北、五指山莊的磚紅壤剖面中，Cr、Co、Ni、Zn、Cd等元素在剖面上顯示的分異規(guī)律明顯不一，其中Cr、Zn、Cd等元素因?yàn)橄鄬?duì)難以淋溶而在淋溶層中殘存，而淋溶層內(nèi)其他易溶物質(zhì)被優(yōu)先遷移，從而表現(xiàn)出上述元素在該層相對(duì)富集的特征，即其淋溶層含量高于淀積層或母質(zhì)層.而Co、Ni等元素則不同，其中Ni反而是在母質(zhì)層含量較高［9-11］.

5）所有的磚紅壤剖面中，As元素均表現(xiàn)出上層富集的特征，造成這一現(xiàn)象的主要原因是區(qū)內(nèi)的人類活動(dòng)使土壤表層發(fā)生了As的疊加富集.近年以來，由于農(nóng)民大量使用了農(nóng)藥及老鼠藥，致使大量有毒的As元素進(jìn)入土壤表層，經(jīng)淋溶后，大部分As又遷移至淀積層富集.需引起重視的是，區(qū)內(nèi)的人類活動(dòng)已引起部分地段土壤中As含量超標(biāo)，已成為區(qū)內(nèi)環(huán)境安全的主要隱患.

6）儋州那大磚紅壤剖面中Cr、Pb元素、文昌城北的Cr元素和五指山莊的Pb元素上層富集程度極高，主要是由于該剖面受區(qū)內(nèi)工業(yè)污染，廢氣中的Pb回落到土壤表層，所以該剖面土壤表層Pb高于淀積層和母質(zhì)層，工業(yè)廢水中的Cr通過直接排放或者是一些含Cr礦物露天堆放，在化學(xué)風(fēng)化和大氣降水的作用下，使其進(jìn)入土壤，在淋溶層或淀積層聚集［12］.

4 結(jié)論

通過對(duì)海南島不同磚紅壤剖面微量元素含量特征及變化趨勢(shì)進(jìn)行分析研究，可以得出如下幾點(diǎn)結(jié)論：

1）海南島磚紅壤中微量元素含量及其分異變化從本質(zhì)上來說是取決于土壤母質(zhì)的特征.除極個(gè)別剖面元素外，各剖面中Cu、As、Pb平均含量多高于世界平均值，而Cr、Ni、Mo、Cd等微量元素的平均含量普遍低于世界土壤平均值；同一剖面磚紅壤的淺、深層土壤是在同一地貌單元、同一成土母質(zhì)的基礎(chǔ)上發(fā)育而成，因而其微量元素含量特征及上下層變化趨勢(shì)基本一致，不同磚紅壤剖面由于母質(zhì)的差別而可以造成常量元素與微量元素的含量與變化趨勢(shì)有所不同.

2）磚紅壤中的微量元素含量主要受到成土母質(zhì)的制約，其淺層土壤微量元素含量與深層土壤微量元素含量具有一定的繼承關(guān)系，土壤微量元素在發(fā)育程度較好的剖面中具有明顯的B層＞C層＞A層的特征，但土壤發(fā)育程度較差的花崗巖磚紅壤剖面，土壤元素的分異現(xiàn)象較差，元素遷移富集的規(guī)律性不甚明顯.此外，區(qū)內(nèi)人類生產(chǎn)活動(dòng)可導(dǎo)致部分有害元素如As在土壤淺層富集并最終影響著土壤的環(huán)境質(zhì)量，因此，應(yīng)該重視和加強(qiáng)土壤的污染治理和環(huán)境保護(hù)［13-16］.

3）人類活動(dòng)對(duì)海南島磚紅壤剖面中的微量元

book=228,ebook=116人員或高等學(xué)校教師編寫海南少數(shù)民族體育旅游導(dǎo)游手冊(cè)或相關(guān)資料，加快培養(yǎng)和培訓(xùn)民俗體育旅游專門人才等等，使少數(shù)民族體育旅游在海南國際旅游島建設(shè)中成為國內(nèi)外極具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)之一.

通控制方法比傳統(tǒng)的固定相序定時(shí)控制在車輛延時(shí)方面有較好地改進(jìn)，可有效地克服由于道路交通不確定性所帶來的車輛延誤等問題，為實(shí)現(xiàn)城市交通系統(tǒng)智能化提供極為重要的參考.

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責(zé)任編輯：畢和平

Study on Distribution Pattern and Contents of Trace Elements of Latosol in Hainan Island

This paper takes typically developed latosol in Hainan island as research object.The study on content features of the trace elements of different soils froMdifferent latosol profiles indicated that the trace elements of soils shoWa similar variation trend，the contents of the trace elements of the soils and their change tendency are determined by the parent material of the soils.On the other hand，some contents and change of latosol profiles have been impacted by human activity，the trace elements of the soils such as Cr、As、Pb can be enriched in the lower layer of the latosol profiles because of human activities.

trace elements；latosol；distribution pattern；Hainan Island

S 159

A

1674-4942（2010）02-0188-05

2010-02-17

海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（40879）；教育部留學(xué)回國人員科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目；海南師范大學(xué)“遙感與地理信息系統(tǒng)”重點(diǎn)學(xué)科聯(lián)合資助項(xiàng)目；海南省教育廳高等學(xué)校科研項(xiàng)目（H jkj2010-28）

*通訊作者

WANG Junguang，LI Chenchen*，ZHAO Zhizhong，ZHAO Guangru，BI Hua，ZHANG Zhongwei

（College of Geography and Tourism，Hainan Normal University，Haikou 571158，China）