海南岛土壤地球化学与优质农业研究

发布时间：2016-09-21 20:11

  本文关键词：海南岛土壤地球化学与优质农业研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《中国地质大学》 2014年

海南岛土壤地球化学与优质农业研究

傅杨荣  

【摘要】：海南岛面积33920km2,是我国第二大岛屿,隔琼州海峡与雷州半岛相望,位于北纬18°10'—20°10'之间,属于热带地区。该区自然风景优美,是全国人民的后花园,也是我国重要的旅游景区；生态环境优良,处于原生态,是全国人为污染最少的地区之一；光、热、水资源丰富,作物生长条件良好,是我国重要的热带作物种植区,也是全国重要的冬季菜篮子基地。 本论文依托中国地质调查局与海南省人民政府省部合作重大项目《海南岛生态地球化学调查》(项目编号：200414200010、1212010511215),以海南岛全岛表层土壤、深层土壤和典型农作物为研究对象,通过样品采集和分析,将地球化学关于环境、农业评价的理论方法与区域自然地理、地质背景、农业生产、生态保护、资源开发、经济发展等领域的研究有机结合起来,总结区域土壤的地球化学特征及其作物种植适应性,在此基础上开展农业生产区划,实现区域农业资源优质高效开发。一、土壤地球化学特征 1、海南岛土壤元素含量分布体现了成土母岩母质的决定作用。表现为第四系单元区土壤富集Si02；基性火山岩单元区土壤富集铁族元素(Fe2O3、CO、Cr、Cu、Mn、Nb、Ni、 Ti、V、Sc)、生物大量营养元素(N、C、S)、以及Br、I、A12O3、Ge、Ga和Ag、Hg、 Mo、P、Zn;碱性侵入岩单元区土壤富集K2O、Pb、Th U、TK稀土及其伴生元素(La、Ce、Y、Be)和Cd、Rb、W、Cl等元素。 2、海南岛土壤元素含量分布体现了热带高湿高热气候条件下土壤强烈的风化淋滤作用。表现为深层土壤的A12O3、Sn, T1、U、Th、Ge、Zr、Rb、Pb、Ga和SiO2元素,表层土壤的A1203、Sn、 F、K2O和Zr高于全国土壤丰度,碱(土)金属元素均低于全国土壤丰度；深层土壤37.0%的样品pH值≤5.5,90.7%的样品pH值≤7.0,表层土壤有56.2%的样品pH值≤5.5,96.0%的样品pH值≤7.0。 3、海南岛土壤元素含量分布体现了元素的表生地球化学行为。表现为难迁移和强分散元素SiO2、Zr、Ge、Al2O3、Mb、Ga等的含量分布相对均匀,强迁移的碱(土)金属元素MgO、Sr、CaO和K2O等的含量分布最不均匀。 4、海南岛土壤元素含量分布体现了土壤类型的制约。表现为滨海盐土B和SiO2的背景值全岛最高,除碱(土)金属元素外绝大部分元素背景值为最低；火山灰土的SiO2背景值全岛最低,除了碱性侵入岩和花岗岩类特征指示元素外,其他元素背景值为全岛最高；水稻土极难迁移的Zr在表层富集,而碱(土)金属元素含量则随农田排水而大量流失降低,表现为全岛最低含量。 5、海南岛土壤元素含量分布体现了地形地貌和植被的制约。如黄壤(中高山区)较赤红壤(中低山区)更富集生物营养元素。 6、海南岛土壤元素含量分布体现了人为作用的影响。如C、N、P等营养元素在耕地、城镇住宅用地两者土壤中发生了相对贫化,而在园地和林地土壤中发生了相对富集,表明土地的人为改造利用加剧了碱(土)金属元素的流失,频繁的耕作和收获(以耕地为最)也使得土壤中的营养元素含量降低。 7、海南岛表深层土壤元素含量的差异是土壤发生发展过程中内外因综合作用的结果。经由表层土壤元素富集系数可知,C、Corg和N均达强富集程度,S为中等富集,P、Hg、Mn、Cd、Sb、Ag、B、Se、Au等为弱富集,是人为和生物富集作用的结果；卤族元素Br、C1和I的富集可能与表层土壤对海洋水汽的持续接收有关；碱(土)金属元素在表层土壤中贫化；表层土壤pH值的中位值和众值均小于深层土壤,其酸性土壤(pH值6.5)面积是深层的1.18倍,表明表层土壤较深层进一步酸化。 以上土壤元素地球化学特征表明,海南岛土壤真实承载了土壤发生发展过程中成土母岩母质、气候、地形地貌、植被和人为作用的共同影响；也正是因为其元素地球化学特征完整地反映土壤发生发展过程的自然属性而不失偏颇,表明海南岛土壤基本处于“原生态”状态,没有经受较大的人为污染,是海南优质农业生产的优质资源；同时也说明了本研究的材料与方法工作质量良好,样品采集和分析测试数据真实再现了土壤的地球化学现状及其地球化学过程；而且,本研究的资料可以成为今后跟踪研究海南岛土壤因自然和社会发展而经受演化的重要参照系。 二、土壤质量与区划 8、海南岛土壤环境质量优良。依据国家土壤环境质量标准(GB15618—95),对海南岛表层土壤环境质量进行了评价,表明土壤环境质量优良,近90%的土壤在一、二级水平,超三类土壤仅0.91%,超标元素主要是As、Cr、Cu和Ni,且为特殊自然地质背景引起,集中在西部地区。清洁的土壤资源和得天独厚的自然地理环境,使得海南岛具备了发展优质农业的基础条件。 9、海南岛土壤农作物营养有益元素含量除钾外一般较缺乏。对土壤营养元素的丰缺评价发现,本岛土壤中的有机碳和氮的含量水平不高,尤其在农作区,这与有机肥的施用少和植物大量吸收有关；除琼北基性火山岩区土壤中的磷达到丰富级外,大部分土壤存在磷的不足；在花岗岩类分布区,土壤中的K2O相对丰富。通过对土壤营养元素的评价认为,自然土壤中营养元素的丰缺受地质背景影响明显,耕作土壤中营养元素的丰缺则与耕作方式及施肥有关。 10、基于土壤重金属元素和营养有益元素含量对土地进行了农业区划。其中,一等绿色土地共4片约7000km2,土壤养分丰富,环境质量优良；二等优质土地区2片约15500km2,土壤养分适中,环境质量良好；三等安全土地共7片约9250km2,土壤养分偏下,环境质量较好;四等警戒土地共6片约1300km2,存在一种重金属超标；五等不良土地共2片约900km2,存在多种重金属指标超标现象,污染程度较高,需要调整种植结构或治理的土地,分布在琼北蓬莱和遵谭地区。可见,绿色、优质、安全的土地共占全岛面积的93.5%,是海南岛实施特色农业、高效农业和可持续农业的理想资源。 三、富硒土壤资源评价与农产品生产区划 11、调查首次发现海南岛存在富硒土壤资源。面积达9545km2,占全岛面积的28.14%；主要分布在海南岛中东部地区；土壤类型主要为砖红壤(局部为火山灰土、水稻土、赤红壤和黄壤),成土母质主要为变质岩、基性火山岩和花岗岩；地貌类型主要为构造剥蚀丘陵区、山前剥蚀堆积波状平原区和火山岩台地区(局部为侵蚀构造中低山区和滨海堆积平原区)：仅在岛北部的澄迈县之东南角存在面积仅8kmm2的硒过量区。 12、土壤硒元素含量的影响因素研究。土壤硒元素主要来自变质岩、部分基性火山岩和部分花岗岩背景发育的土壤；土壤有机碳、CEC、物理性粘粒和酸性等理化指标都正向促进了总Se和有效Se的含量,保证了土壤Se的留存和有效Se含量的提高,也为促使土壤有效Se含量升高、促进农作物对土壤Se的吸收指出了改进措施。 13、富硒农产品调查。全岛范围内,38种农产品中筛选出14种富硒农产品和4种潜在富硒农产品。其中富硒农产品分别为粮油类(早稻、晚稻和花生)、薯类(毛薯、地瓜、木薯和山薯)、水果类(木瓜、人参果和西瓜)和蔬菜类(上海青、长豆角、小白菜),潜在富硒农产品为玉米、蔬菜类中的大白菜和水果类中的香蕉。 14、富硒农产品种植区划。基于区域土壤与富硒农产品调查评价成果,建立生产模型,对全岛富硒水稻、薯类、水果和蔬菜进行生产区划。其中,富硒水稻共提取出31个区划区,总面积988.04km2；富硒薯类共提取出16个区划区,总面积1279.89km2；富硒蔬菜共提取出12个区划区,总面积718.92km2；富硒水果共提取出16个区划区,总面积1176.31km2；并提出了4条富硒农产品种植区调控措施建议。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S153
【目录】：

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