海南地带性土壤微量元素含量及其地理分布

海南地带性土壤微量元素含量及其地理分布 廖金凤 中山大学地理学系 广东 广州 510275 摘要 海南地处热带 地带性土壤有砖红壤 燥红土和山地赤红壤 山地黄壤等 其平均含量 Cu19 50 mg kg Pb72 57mg kg Zn41 78mg kg Ni33 19mg kg Se0 272mg kg 山地赤红壤和山地黄壤铜含量偏低 铁质砖红壤 铅含量偏高 其他各类土壤各元素含量正常 玄武岩上的土壤 Cu Pb Zn Ni Se 的含量都较高 母质是影响这些元 素含量及其地理分异的首要因素 其次是气候和元素自身性质 在雨量较少的西部和西南部地区 Cu Pb Zn 含量相 对较高 在雨量较多的东南部和中部地区相对较低 而 Ni Se 则相反 土壤腐殖质 土壤质地和土壤化学成分组成等 对微量元素含量及其地理分布也有一定影响 关 键 词 地带性土壤 微量元素 地理分布 海南 中图分类号 S159 266 文献标识码 A 文章编号 1003 2363 2003 06 0066 03 收稿日期 2002 09 02 修回日期 2003 02 12 作者简介 廖金凤 1945 男 福建莆田人 副教授 硕士 主 要从事土壤地理学研究 海南省位于热带地区 土壤形成条件如气候 生物 与其他地区不同 土壤类型及其性质也有别于其他地 区 热带地区土壤富铝化强烈 生物小循环迅速 而且 地带性土壤很少受人为因素干拢 土壤中微量元素迁 移累积有自身的规律 探讨海南省地带性土壤微量元 素含量及其地理分布对了解热带地区微量元素的土壤 地球化学以及诊断植物元素丰缺和地方病等有一定意 义 下面探讨 Cu Pb Zn Ni Se 含量及其区域分异 1 成土条件和土壤类型分布 海南省面积 3 4 万 km2 地势中部高四周低 大体 上自中部到沿海逐级下降 依次为山地 丘陵 台地 平 原 受中部山地的屏障影响 水热条件区域差异明显 全省平均气温 22 25 年均雨量 800 2 500mm 东部和中部地区年雨量大多在 1 600 mm 以上 西部和 西南部地区雨量一般在 800 1 400 mm 东部自然植被 为热带常绿季雨林 中部山地为山地常绿阔叶林 西部 为稀树灌木草原 成土母岩大多为花岗岩 北部为玄武 岩 地带性土壤有 砖红壤 大多分布在海拔约 400 m 以下的丘陵台地 因成土母岩和气候的明显差异 砖 红壤可分 3 个亚类 北部玄武岩上的铁质砖红壤 东南 部湿润地区的黄色砖红壤 西南部半湿润地区的褐色 砖红壤 西部干热地区分布着燥红土 中部山地海拔约 400 1 000 m 为山地赤红壤 1 000 1 600 m 为山地黄 壤 1600 m 以上分布有山地灌丛草甸土 但面积较小 2 微量元素含量及地理分布 海南地带性土壤微量元素含量如表 1 各元素平均 含量是 Pb Zn Ni Cu Se 铁质砖红壤各种微量 元素含量都明显高于其他土类 Ni Cu Pb Zn 分别是 其他土类的 20 6 3 2 倍以上 这与玄武岩母质有关 表 1 海南地带性土壤中微量元素平均含量mg kg Tab 1 The average contents of trace elements in zonal soils of Hainan province 土壤类型Cu Pb Zn Ni Se 山地黄壤 4 4730 3525 21 7 13 0 379 山地赤红壤4 2625 5937 516 300 284 铁质砖红壤80 90234 6788 27173 850 410 黄色砖红壤6 5629 5327 018 390 264 褐色砖红壤8 5541 3441 223 310 160 燥红土11 9873 9831 476 450 138 各土类平均值19 5072 5741 7833 190 272 Cu 铁质砖红壤 燥红土 褐色砖红壤 黄色砖 红壤 山地黄壤 山地赤红壤 Pb 铁质砖红壤 燥红土 褐色砖红壤 山地黄 壤 黄色砖红壤 山地赤红壤 Zn 铁质砖红壤 褐色砖红壤 山地赤红壤 燥 红土 黄色砖红壤 山地黄壤 Ni 铁质砖红壤 黄色砖红壤 山地黄壤 燥红 土 山地赤红壤 褐色砖红壤 Se 铁质砖红壤 山地黄壤 山地赤红壤 黄色 砖红壤 褐色砖红壤 燥红土 第 22 卷 第 6 期 2003 年 12 月 地域研究与开发 AREAL RESEARCH AND DEVELOPMENT Vol 22 No 3 Dec 2003 序列中铁质砖红壤都居首位 这也说明玄武岩母 质是影响铁质砖红壤中微量元素含量明显高的最主要 原因 序列可以看出 除了铁质砖红壤 Cu Pb 含量是干 热地区 半湿润地区 湿润地区 Se 的含量与此相反 是湿润地区 半湿润地区 干热地区 这说明 Cu Pb 在雨量较小地区有累积现象 而 Se 在湿润地区有累积 趋势 2 1 铜 世界土壤铜的含量在 2 100 mg kg 平均 20 mg kg 1 我国土壤 A 层 铜含量平均 22 6 mg kg 2 海南 省地带性土壤铜含量均值为 19 50 mg kg 接近世界土 壤和我国土壤铜含量的平均值 但地域差异很大 北 部铁质砖红壤区是高铜地区 铜含量在 80mg kg 上下 中部山地土壤铜含量大多不足 5mg kg 属低铜地区 铜是植物必需元素 一般易在 A 层积累 但海南地 带性土壤中 B 层铜含量往往较高 约占剖面总数的 2 3 表明在湿润地区大多数土壤中铜是淋溶大于累 积 气候因素对土壤中铜迁移累积的影响往往大于生 物因素 2 2 铅 海南省地带性土壤铅的平均含量为 72 57 mg kg 远高于世界土壤铅的平均含量 10 mg kg 也明显高于 我国土壤 A 层铅的平均含量 26mg kg 土壤铅含量因土类不同而有明显差异 铁质砖红 壤含铅量特别高 含量范围为 219 34 262 20 mg kg 平均 234 67 mg kg 超过一般土壤铅含量范围值 2 200 mg kg 的上限 褐色砖红壤和燥红土铅含量大多 在 35 100 mg kg 黄色砖红壤 山地赤红壤和山地黄 壤铅含量一般在 20 35mg kg 土壤铅含量的地理分异与 Cu 相似 即北部地区 西部地区 西南部地区 中部和东南部地区 土壤剖面中铅的含量分布反映铅的迁移累积趋 势 据统计 土壤剖面中铅含量 A 层 B层的 铁质砖 红壤无一 例外 黄色砖 红壤为 80 山地赤红 壤为 57 3 虽然铅是一种弱迁移元素 但在湿润地区 A 层铅的淋溶往往大于累积 与铜比较 铅在土壤剖面 层次中含量差异不如铜明显 铅的移动性小于铜 2 3 锌 锌是植物必需元素 世界土壤锌的含量大多在 10 300 mg kg 平均 50 mg kg 海南地带性土壤锌的 平均含量为 41 78mg kg 土壤锌含量因土类而异 铁 质砖红壤锌含量为 88 27 mg kg 山地黄壤仅 25 21 mg kg 从土壤锌含量序列看 北部地区最高 主要是玄武 岩母质所决定 其次是西南部半湿润地区 锌含量大多 在 30 50mg kg 而东南部湿润地区和中部山地黄壤 区锌含量较低 大多在 20 35 mg kg 可见 在湿润地 区土壤锌有淋溶现象 锌在土壤剖面中的迁移累积状况是 在湿润地区锌 含量大多 A 层 B层 表 2 生物因素的影响大于气候因素 表 2 海南不同气候地区土壤剖面中锌含量mg kg Tab 2 The contents of Zn in soil profiles of different climatic region of Hainan province 湿润地区黄色砖红壤半湿润地区褐色砖红壤 地点层次含量地点层次含量 陵水县吊罗A35 00东方县广坝A33 00 B42 29B19 25 琼中县乌石A14 84崖县田独A71 60 B23 10B50 20 2 4 镍 镍不是植物必需元素 但少量的镍对植物生长有 刺激作用 世界土壤镍的含量变化较大 低的不足 1 mg kg 高者达 1 000 mg kg 甚至更高 平均 50 mg kg 中国土壤 A 层 镍平均含量为 26 9 mg kg 2 海南地 带性土壤镍平均含量为 33 19 mg kg 属正常值 土壤 镍含量首先取决于母质因素 如在热带湿润地区的马 达加斯加玄武岩上发育的土壤镍含量达 85 mg kg 而 在花岗岩上的土壤镍含量为 26 mg kg 澳大利亚玄武 岩上红壤镍含量为 100 300 mg kg 4 同样 海南玄 武岩上发育的铁质 砖红壤镍平 均含量高 达 173 85 mg kg 而在花岗岩上发育的各类地带性土壤镍平均含 量不超过 10 mg kg 相差约 17 倍 可见 母质因素对 土壤镍含量的影响很突出 在海南花岗岩地区 与 Cu Pb Zn 不同的是 镍含量在半湿润地区明显较低 而 Cu Pb Zn 在这个地区的含量是较高的 东南部 中部湿润地区镍含量大多在 6 9 mg kg 明显高于西南部半湿润地区 2 5 硒 世界 各 地土 壤 硒 的 含 量 变 幅 较 大 平 均 0 3 mg kg 美国西部富硒地区土壤硒含量可达 20 40 mg kg 俄罗斯平原土壤硒含量不足 0 01 mg kg 中国 土壤 A 层 硒含量为 0 003 9 438 mg kg 平均 0 246 mg kg 2 海 南 地 带 性 土 壤 硒 含 量 平 均 为 0 272 mg kg 与世界土壤和中国土壤硒含量平均值相近 67 第 6 期廖金凤 海南地带性土壤微量元素含量及其地理分布 海南地带性土壤硒含量有明显的地域分异规律 北部玄武岩地区最高 大多在 0 35 0 45 mg kg 中部 山地和东南部地区 一般在 0 25 0 35 mg kg 西南部 和西部地区较低 大多在 0 10 0 25 mg kg 在花岗 岩母质地区 土壤硒含量是湿润地区 半湿润地区 干热地区 硒在湿润地区有累积趋势 这种情况与 Cu Pb Zn 是相反的 土壤腐殖质对许多微量元素有较强的固定能力 在矿质土壤中 大约 60 80 的微量元素包含在泥 粒中 许多微量元素往往累积在土壤的新生体中 且 与其胶体性质有关 5 除了母质和土壤水分条件对海 南地带性土壤硒含量有明显影响外 化学分析结果表 明 土壤有机质 土壤粘粒和土壤含铁量对硒的迁移累 积有一定影响 在 A 层中 硒往往被腐殖质吸附固定 所固定的硒量占 A 层全硒量的 40 70 尤其被富 里酸所固定 海南土壤粘粒含硒量为 0 250 2 764 mg kg 平均 1 197 mg kg 为地带土壤硒含量的 4 倍 多 海南地处热带 地带性土壤富铁铝化作用强烈 土 壤中铁的积累明显 在土壤中硒往往以 HSeO 3形式存 在 而铁往往以 Fe OH 2 H2O 形式存在 两者正负 电荷的吸引作用 使硒被铁的水合氧化物所固定 3 微量元素含量的垂直分异 海南山地面积约占全省面积的 25 4 五指山是 海南山地的核心 海拔 1 867 m 是海南最高峰 现以五 指山为例 探讨山地土壤微量元素的垂直分异状况 五指山具有热带季风气候特点 海拔 220 m 处年均 气温 22 3 年均雨量 2 441mm 海拔 630 m 处年均气 温 20 0 年均雨量 2 500mm 随着海拔升高 气温递 减 湿度递增 自然植被由基带的热带常绿季雨林 更 替到山顶短林 灌丛 草甸 土壤自下而上垂直带谱是 砖红壤 山地赤红壤 山地黄壤 山地灌丛草甸土 表 3 为垂直带土壤微量元素含量 表 3 海南五指山土壤微量元素含量mg kg Tab 3 The contents of trace elements in soils of Wuzhi Mountain in Hainan province 样点海 拔 m 土壤类型CuPbZnNiSe 1 800山地灌丛草甸土3 0010 00 10 00 10 25 0 210 1 500山地黄壤1 6024 00 23 50 17 25 0 438 650山地赤红壤2 0014 00 27 008 75 0 324 300砖红壤6 0016 00 38 655 24 0 308 从表 3 可以看出 在自下而上的土壤垂直带谱中 铜含量是基带到山地黄壤带逐步减少 到山顶带又增 加 即山脚和山顶相对较高 山腰较低 Pb 的分异大体 上与 Cu 相反 山地黄壤带较高 其下带和上带都明显 减少 Zn 自下而上是逐步减少的 Ni Se 也与 Cu 的 垂直分异相反 即自基带到山地黄壤带递增 到了山顶 带却显著减少 4 结语 1 海南省山地赤红壤和山地黄壤铜含量不足 5 mg kg 偏低 铁质砖红壤铅含量超过 200mg kg 偏高 其他类型土壤 Cu Pb Zn Ni Se 含量属正常 2 玄武岩上发育的铁质砖红壤微量元素含量较 丰富 Cu Pb Zn Ni Se 的含量明显高于花岗岩上的土 壤 母质是影响土壤微量元素含量的首要因素 3 相同母质的土壤 气候因素对土壤微量元素含 量有重大影响 在水平带地理分布上 不同元素有显 著差异 土壤 Cu Pb 含量在西部干热地区和西南部半 湿润地区相对较高 而在湿润的东南部和中部地区相 对较低 呈现淋溶趋势 4 在五指山自下而上的土壤垂直带谱中 Zn 含量 逐步减少 Cu 有类似的倾向 而 Ni Se Pb 含量呈现增 加趋势 但到山顶地带却明显减少 5 土壤 Cu Zn Ni Se 含量的垂直带分异与气候 的关系 同这些元素含量的水平地理分布与气候的关 系基本上是吻合的 而 Pb 则例外 除了母质和气候因 素外 元素自身化学性质 土壤腐殖质 土壤粘粒含量 土壤水合氧化铁等因素对这些元素含量及地域分异也 有一定影响 参考文献 1 日 山县登 微量元素 M 紫之芳 等译 北京 人民 卫生出版社 1983 203 204 2 中国环境监测总站 中国土壤元素背景值 M 北京 中国环境科学出版社 1990 142 143 3 廖金凤 海南省土壤中的铅 J 热带亚热带土壤科 学 1992 1 1 17 21 4 法 奥贝尔 H 潘塔 M 土壤中的微量元素 M 刘 铮 等译 北京 科学出版社 1982 74 80 5 别乌斯 A A 环境地球化学 M 朱颜明 等译 北京 科学出版社 1982 189 193 下转第 93 页 68 地域研究与开发第 22 卷 用水户的补偿包括污水处理 从其它水源取水花费的 投资费用和因水质降低遭受的经济损失 参考文献 1 水利部 国家计委 建设项目水资源论证管理办法 S 2002 2 方国华 水利工程经济效益理论与计算方法研究 D 南京 河海大学 1992 18 32 3 冯尚友 水资源持续利用与管理导论 M 北京 科学 出版社 2000 169 175 Making Compensation Scheme of the Effect on Water Users Right and Profit Caused by Water Acquisition of New Construction Project FANG Guo hua1 LIU Hong2 WANG Zhi lu3 1 College of Conservancy and Hydropower Engineering Hehai University Nanjing 210098 China 2 Shuyang Water Bureau of Jiangsu Province Shuyang 223600 China Zhenzhou Water Supply Saving of f ice Zhengzhou 450052 China Abstract In this paper how to make the compensation planning of the effect on water users responsibili ty and profit caused by water acquisition of the new construction project is discussed At the same time the au thor investigates the calculation of economic loss caused by water shortage and the effect on industries produc tion and people s health generated by water quality reduction Key words water resources water acquisition of construction project right and profit of water users 上接第 68 页 The Contents and Geogr