海南岛土壤地球化学与优质农业研究

【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。
【作者】傅杨荣；
【导师】鲍征宇；
【作者基本信息】中国地质大学，地球化学，2014，博士
【关键词】土壤；地球化学；优质农业；富硒农产品；海南岛；

【参考文献】
[1]王英.论工业革命时期的非国教徒[D].南京大学,世界史,2013,硕士.
[2]王婕.困境中的本真追求[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[3]谢光跃.黑素细胞分布规律及基因差异表达[D].华中农业大学,动物遗传育种与繁殖,2014,硕士.
[4]翟永军.青年网络公共参与的基本历程与发展趋势研究[D].天津商业大学,思想政治教育,2013,硕士.
[5]康飞宇,贺艳兵,李宝华,杜鸿达.炭材料在能量储存与转化中的应用[J].新型炭材料,2011,04:246-254.
[6]董飞.心理契约对员工周边绩效的影响研究[D].东北师范大学,企业管理,2012,硕士.
[7]王天瑞.pSNAV-FGL-IKVAV转染促进损伤脊髄的功能恢复[D].青岛大学,外科学,2013,硕士.
[8]张连营.直接甲酸燃料电池高性能Pd电催化剂的制备及其催化行为的研究[D].西南大学,2014.
[9]杨永耀,吕勇哉.钢坯加热炉计算机控制动态数学模型的开发[J].自动化学报,1987,04:257-264.
[10]杨云刚.敏捷卫星快速机动及稳定方法研究[D].哈尔滨工业大学,飞行器设计,2013,硕士.
[11]黄春庆,彭侠夫,王军平.具有不确定雅可比矩阵机器人的鲁棒非线性PID控制器的抗饱和失效设计(英文)[J].自动化学报,2008,09:1113-1121.
[12]常学贵.用于数字电源的基于时间的模数转换器的研究与设计[D].复旦大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[13]刘欢.中亚留学生汉语能愿动词习得顺序倾向性研究[D].新疆师范大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[14]杜肖宇.论戏剧表演在电视综艺节目主持中的运用[D].安徽大学,戏剧,2014,硕士.
[15]赵燕伟,何路,洪欢欢,黄祥.面向TRIZ-可拓学集成的创新方法研究[J].广东工业大学学报,2015,02:1-10.
[16]温宏志.九江至南昌城际高速铁路质量管理研究[D].西南交通大学,项目管理（专业学位）,2013,硕士.
[17]谭江明.产业内贸易理论和中国贸易结构的调整[D].广西大学,国际贸易学,2004,硕士.
[18]钱小东.含DOPO磷硅杂化阻燃剂的设计及其阻燃环氧与聚脲树脂性能的研究[D].中国科学技术大学,2014.
[19]王森.基于PAR方法开发算法程序的研究[D].江西师范大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[20]顾小燕.辛亥前后浙西青帮研究[D].扬州大学,中国近现代史,2011,硕士.
[21]邓赶生.论我国个人信息保护法律制度的价值平衡[D].安徽大学,法学理论,2014,硕士.
[22]李九竹.母亲教养方式与5岁儿童的社会退缩的相关研究[D].辽宁师范大学,学前教育,2011,硕士.
[23]李欣.关于校内外儿童美术教育的比较[D].内蒙古师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[24]陈二虎.柑桔粉虱转录组分析及抗逆基因的鉴定研究[D].西南大学,生物安全,2014,硕士.
[25]赵道致,徐春秋,王芹鹏.考虑零售商竞争的联合减排与低碳宣传微分对策[J].控制与决策,2014,10:1809-1815.
[26]鞠小波.基于知识地图的新产品开发中隐性知识显性化方法研究[D].中北大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[27]秦岚.轮状病毒NSP1抑制天然免疫机制及其对宿主蛋白调控的研究[D].北京协和医学院,病原生物学,2010,博士.
[28]徐伯诗.大学生权利意识培养研究[D].浙江理工大学,思想政治教育,2012,硕士.
[29]曹天书.TDLAS气体检测中二次谐波的锁相放大器的研究[D].吉林大学,集成电路工程,2013,硕士.
[30]赵立涛.仿古地板凹凸面数控加工研究[D].北京林业大学,木材科学与技术,2013,硕士.
[31]符基昕,卢春喜,焦湘恒.在油气藏描述中判别模型的有效性及判别结果的稳定性[J].石油地球物理勘探,1996,05:660-676+750.
[32]汤莲花.高速铁路客运产品组合设计方法研究[D].北京交通大学,2013.
[33]韩鹏昱,刘伟,谢亚红,张希成.石墨烯与太赫兹科学[J].物理,2009,06:395-400.
[34]赵凯.伤椎置钉对胸腰椎骨折后凸畸形复发及伤椎邻位椎间盘退变的影响[D].山东大学,外科学（专业学位）,2012,硕士.
[35]杨力.文华学院校级精品课程发布与管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[36]姜旭.长春火车站站北轴心地区城市形态塑造[D].大连理工大学,建筑设计及其理论,2004,硕士.
[37]傅超颖.盆底重建术对盆腔器官脱垂患者下尿路功能的影响[D].福建医科大学,妇产科学,2014,硕士.
[38]王晓东.广东B机场公安机关应对航班延误引发的旅客突发性事件的研究[D].兰州大学,公共管理,2012,硕士.
[39]何春拉.潜在分类模型在血吸虫诊断中的应用研究[D].南方医科大学,流行病与卫生统计学,2012,硕士.
[40]钟瑞辉.汽车销售管理系统设计与实现[D].华南理工大学,软件工程,2012,硕士.
[41]刘健.基于双馈电机变速恒频风力发电系统的仿真与控制器设计[D].哈尔滨理工大学,电力电子与电力传动,2012,硕士.
[42]张娟,党耀国,王俊杰.基于投影的灰色关联度模型及其性质[J].控制与决策,2014,12:2301-2304.
[43]王强.企业竞争优势持续期（CAP）预期值模型[D].吉林大学,工商管理,2004,硕士.
[44]金善女1,李　桠2.基于全局因子分析和聚类分析法的欠发达地区新型城镇化研究[J].河北工业大学学报(社会科学版).
[45]张莉伟.oxLDL对心脏瓣膜间质细胞的影响[D].华中科技大学,急诊医学,2013,硕士.
[46]王芝.美国小学汉语兴趣课堂教学模式探索[D].河北大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[47]薛堃.移动化小型企业管理平台研究与实现[D].西南交通大学,计算机系统结构,2014,硕士.
[48]王伟.美联储货币政策工具的演变研究[D].中国政法大学,经济史,2013,硕士.
[49]刘宏祥.两品种鸡生长模型探析及PGC-1α基因与肉品质及其相关基因表达的关联分析[D].扬州大学,动物遗传育种,2011,硕士.
[50]舒琴.间接强制执行论[D].西南交通大学,法学理论,2013,硕士.