唐永銮　覃朝锋　易绍桢　谢永泉　曾水泉　曾燕祥　何远钧　庄永年　吴三保

　　一、生物化学地理基本特点

　　本文讨论的主要范围，以海南岛西南部（由昌城至崖县）的滨海砂堤、丘陵、台地为主，那里气候炎热，年均温在24℃以上，日均温≥10℃的积温超过9000。年雨量1000至1300毫米，80%集中于夏半年（5-10月），冬半年（11-4月）异常乾燥。蒸发量为降雨量的2-4倍，全年蒸发量为降雨量的1.5-2.3倍，水热系数为1.1-1.5气候乾热。因而物质风化、淋溶远比海南岛东南、东北为弱，不仅碱土金属没有大量淋失，而且仍含一定的碱金属，代换性阳离子以Ca++、Mg++居优势，风化殻属硅铝化类型。

　　在上述水热条件下，原生植被应为干性热带落叶季雨林。由于人类长期活动的影响，现状植被为砂生草原、热带稀树乾草原、有刺灌丛和乔灌林，一般分布疏稀，组成成分较单纯，结构简单。每年进入生物循环中的植物残遗物远比海南岛其他部分少，生物循环的规模也没有那样大而复杂，限于近地面大气层、植物群落和土壤之间的物质交换，常在好气条件下转化，植物残遗物迅速分解，土壤中累积腐殖质很少（0.3-1.6%），物质转化的速度却相当迅速。

　　由于物质淋溶不强，海潮和海风又带来一定盐分，在参加生物循环的元素中，以Na、 K、Ca、Mg等最为活跃，常构成中性和微酸性环境，有利于铝硅酸盐次生粘土矿物的合成，所以土壤中主要粘土矿物为高岭土和伊利石。

　　由沿海至内陆，自然条件呈有规律的更替（图1），地势逐渐上升，由滨海砂堤-台地（8-15米，20-25米，30-50米）-丘陵-山间盆地-山地。因此，热量至海南岛内部略有减少，雨量显着增加，由不足1000毫米增至1400毫米，水热系数由1.2增至1.7，辐射干燥指数由1.0-1.5下降为0.8，由半乾旱型转变为半湿润型（图2）。因而风化淋溶强度逐渐增加，碱金属、碱土金属含量逐渐减少，风化殻由中性、微酸性、硅铝化阶段进入酸性硅铝化阶段，渐出现富铝化过程。由表1中所列土壤和风化殻的化学元素水迁移序列可以明显看出。土壤由滨海砂土和滨海沼泽化盐土更替为红褐土，至山间盆地为褐色砖红壤性土。现状植被由沙生草原和盐生草甸更替为次生热带稀树乾草原、有刺灌丛灌木林和次生热带落叶季雨林。

　　生物化学地理过程自沿海至内陆相应有明显变化。

　　在土壤化学元素组成中，碱金属、碱土金属和硅的含量自沿海至内陆减少，铁、侣、锰，特别是钛迅速增加。在矿物组成中，在生矿物逐渐减少，粘土矿物相对增加，粘土矿物的组合，也有明显差异，海滨丘陵和台地上的红褐土以高岭土和伊种石占絶对优势，在山间盆地中的褐色夸红壤性土中，高岭土含量减少。钛勿矿、针铁矿等显着增加，并出现三水铝石（表1），反映了盐基淋溶过程自沿海至内陆增大，脱硅和富铁铝化过程至内陆逐渐明显。

　　植物灰分含量一般自沿海至内陆减少。滨海砂生草原和盐生草甸的植物灰分含量为5-10%以上，其中15种22个样品平均为 17.7%；如地丘陵上热带稀树乾草有刺灌丛和乔灌木的植物灰分含量为4-8%；内陆热带季雨林的灰分在4%左右。在灰分组成中，碱金属、碱土金属和硅的含量一般自沿海至内陆减少，但不同植被的植物灰分元素组成各有特点：盐生草甸含钠最高，砂生草原含钠、钾、钙、镁均高，热带稀树乾草原以钠、钾、硅的含量较多，乔灌林中硅、钙、钾、钠均富，热带季雨林灰分中似乎有含钾、钙较高的趋向。大体自沿海至内陆有富钠、富钙、富硅向富钾的植物更替的趋向，此和植物本身特点有关，也与外界环境的元素组成的变化有关。

　　在植被和土壤之间的物质交换中，除C、H、O、N外，以碱土金属、碱金属最为活跃，通过生物作用，在表土有明显的钙、镁、钾、钠等累积（表2）。不过，自沿海至内陆，由于植被及其生境的更替，生物循环的规模和强度随之增大。进入土壤中的植物残遗物的数量，内陆的热带季雨林几为热带稀树干节原的7-8倍，为砂生划原的30多倍。前者的植物残遗物是在较湿润、酸性条件下转化，真菌较为活跃；后两者的残遗物在乾燥、近乎中性的条件下分解，因此，土壤中有机质累积过程自沿海至内陆加强。腐殖质中组成成分的相对含量按同一方向发生变化，即土壤有机质含量自沿海至内陆迅速增大，胡敏酸和富里酸比值逐渐减小（表1）。

　　粘土矿物参照李庆达、张效年“中国红壤的化学性质”（土壤学报，第5卷，第1期，1957）中的方法为主，并参考CIPW法求出，为近似计算。

　　*植物灰分中氧化物含量占植物干重的百分比（%）

　　**土壤中氧化物含量占烧灼土重的百分比（%）

　　***生物吸收累积系数=植物灰分中氧化物含量与土壤中氧化物含量之比。

　　二、台地丘陵限区组

　　海南岛西南部台地、丘陵限区组包括三个限区类型，各有不同的生物化学地理特点。 

　　（一）乔灌林—暗色红褐土限区

　　本限区分布在丘陵地区，多由花岗岩构成。由于环境较湿润，风化淋溶较强烈，形成酸性硅铝风化殻，其上发育暗色红褐土。与状植被次生热带叶季雨林和灌木林，郁闭度大于85%，乔木有木棉（Gossanpinus malabaria）、楹（Albizzia spp）、酸豆（Tamarindus indica）、厚皮树（Lannea grandis）、鸡占（Terminalia hainanensis）、乌墨（Syzyium Cumini）等，林下灌木有沙叶（Aporosa chinensis）、酒饼筋（Atalantia buxifolia）等。 

　　限区内植物分含量（11个样品，包括7种灌木，乔木的平均）为4.4%，黄流金鸡乔灌木混合成分的灰分为5.6%。在灰分组成中，以SiO2最多，Na2O+K2O、MgO次之，此外，Al2O3含量较高，此为重要特点，其氧化物含量顺序如下：SiO2>Na2O+K2O>CaO>Al2O3>MgO>P2O5>Fe2O3>MnO。在生物循环中，Ca、Mg特别是Mg发生明显的生物累积，其生物吸收累积系列如下：MgO>CaO>P2O5>Na2O+K2O>MnO>Al2O3>Fe2O3>SiO2。N素等生物累积作用已较明显，土壤腐殖质含量达1.5-3.3%，C/N比值为10-11。

　　（二）有刺灌丛—浅色红褐土限区

　　本限区包括第三级台地，现状植被为有刺灌丛。常见木刺藤+园叶刺针木（Taxotrophis macrophyylla）+酒饼筋+白花声（Croton laevigatus）-珍珠茅（Scleria hebecarpa）+飞机草（Eupatorium odortimum）群丛和园叶刺针木+木刺藤+鲁花（Scolopia buzifolia）+沙基克来当（Cleistanthus saichikii）-毒刺木（Phyllochlamys taxoides）群丛以及鸡占+园叶刺针木+沙基克来当+长勒木+酒饼筋群丛。植物群丛混合成分的灰分含量约为8.3%（黄流蚂蝗水库）。不同植物的灰分有一定差异，如木刺藤（Horrisonia perforata）为4.8%，长勒木（Gymnoporia diversifolia）不过3%。植物不同器官也有较大差异，如蚂蝗水库长勒木果叶灰分量为4.4%。灰分元素组成和上限区有一定差异，以东方北黎以北的抱板植物（光叶金木（Buchanania mirophylla等九种）分析结果来看，其灰分平均含量为6.5%，其氧化物含量（占植物千重的百分比）顺序如下：

　　Na2O+K2O>SiO2>MgO>CaO>P2O5>Fe2O3>Al2O3>MnO。

　　（3.6）（1.02）（0.87）（0.84）（0.1）（0.07）（0.05）（5×10-3）

　　由此可见，其中Na2O+K2O、P2O5的含量接近热带稀树乾草原，SiO2、MgO、CaO的含量与乔灌林相近；生物累积以Na2O+K2O、CaO、MgO最为明显；有机质含量约1.2-1.8%，其中胡敏酸和宣里酸比值为1.0-1.8，这些均反映出本限区的特点。该限区介于乔灌林暗色红褐土限区和热带树乾草原红色红褐土限区之间，为一过渡类型。

　　（三）热带稀树乾草原—红色褐土限区

　　本限区包括滨海第一级和第二级台地。由湛江系组成。其土风化物处于中性硅铝化阶段。土壤为红色红褐土。现状植被为热带稀树乾草原和撩荒草原，常见扭黄茅（Hetero pogon contortus）-华三芒(Aristida chinensis)+蜈蚣草(Eremochloa ciliaris)-松叶耳草(Oldenlandia pinirolia)+转转草(Fimbristylis)群丛；扭黄茅-密穗画眉草(Eragrostis cylindrica)+茅根(Perotis indica)-转转草群丛；华三芒-茅根+转转草群丛。分布非常稀疏，盖度不到30%。进入生物循环的植物残遗物很少。由于气候乾热，土壤自然含水量不过3%，心土12%，物质常在好气条件转化，土壤腐殖质累积很少，不过1.0-1.5%。

　　植物灰分含量为5.3-10.3%，平均约7.8%。其中以Na2O+K2O含量最高，其次为SiO2，而CaO和MgO的含量，均较上两限区植物灰分中的CaO、MgO含量为少，其氧化物含量顺序：

　　Na2O+K2O>SiO2>CaO>Al2O3>MgO>Fe2O3>P2O5>MnO。可见Na和Si在本限区生物循环中起着突出的作用。Na2O+K2O，特别是Na，在土壤中发生强烈的生物累积；此外，MgO的生物累积也较明显。其生物吸收累积系列如Na2O+K2O>MgO>MnO>CaO>P2O5>Fe2O3>Al2O3>SiO2。从光谱半定量分析中，也获得类似结论。此外，还存在Cu、B的生物累积作用。

　　三、滨海砂堤限区组

　　本限区包括滨海新老砂堤、由昌江直至黄流，海拔10-27米，宽300-1000米，个别地区宽达3-4公里（如莺歌海、北丹村和四更）。由近代海相沉积砂组成，按照其形成先后和固定情况，常分流动、半固定和固定沙荒（图3）。

　　流动沙荒分布在沙堤前沿，由粗砂组成，常随风移动。其上植被异常稀疏，盖度不过5%。主要为厚藤（Ipomoea pes-caprae）+白背荆（Vitex trifolia）+鬓刺(Spinifex littoreus)+蔓蒿苣 (Laetuca repens)群丛。由于经常受海潮海风影响，同时蒸发强烈，盐分上升；Na在生物循环中起着突出的作用，其次为钙、镁、钾。厚藤灰分含量达7.3%，白北荆果叶灰分为6.9%。从光谱半定量分析结果，可以看出厚藤和白北荆灰分中元素含量的顺序如下：

　　Na>K>Ca>P>Mg、Ti>Si>B、Al、Mn>Fe、Cu>Mo（厚藤、四更）；

　　Ca>Mg>Na、K>Si>P、Ti、Fe>Al、B、Mn>Cu、Mo（白背荆、黄流）。

　　半固定砂荒为较老砂堤，砂丘渐趋固定。现状植被露兜树（Pandanus tectorius）+东方金发草(Chtysopogon orientalis)+海滨莎(Remirea maritima)+丝毛飘拂草(Fimbristylis sericea)+节花玻璃(Borreia articularis)群丛，盖度约30%。进入生物循环的物质远比流动砂荒多，且多为地上緑色部分（地上緑色部分为下部分的7倍，流动沙荒植物地上部分仅及地下根系1/2），Ma、Ca、K在生物循环中居主导地位。此外由于大量禾本科和莎草科草本植物参预，Si大量转入生物循环，Fe、Al、Ti、Mn等元素在生物体中也有一定含量，此由砂生草原植物灰分的氧化物含量顺序可以看出：Na2O+K2O>MgO>CaO>SiO2>Al2O3>P2O5>Fe2O3>MnO。在植物残遗物转化中，Ca、Mg、Na、K发生强烈累积，其元素生物吸收毓为CaO>MgO>Na2O+K2O>P2O5>MnO >Fe2O3>Al2O3 >SiO2。但累积有机质较少（0.3-1.6%）。由于砂粒碎作用，千周管孔隙度增加，提高了保水能力，从而提高了土壤肥力，使原始型滨海粗砂土转变为黄色滨海中砂土，为进一步扩大生物循环创造了条件。

　　固定砂荒一般为古砂堤，现状植被以圆叶练荚豆（lysicarpus bupleuoif olius）+东方金发草+丝毛飘拂草+松叶耳草群丛为主。盖度在50%以上。Si、Ca、K、Na在生物循环中起着显著作用。由于豆科植物进入、固氮微生物的作用，加速了大气-土壤-植物之间的氮素循环，为土壤肥力的提高和结构的改善起着很大作用。

　　在砂堤之间和前沿低洼积地地方，经常受海水浸淹，形成盐沼地，现状植被以盐地鼠尾草（Sporobolus hancei）+滨苋(Sesuvium portulacastrum)+碱蓬(Suaeda australis)群丛为主。由于积水和土质含盐重，Na+、Mg++、Cl-、SO4--和Fe++、Mn++等均相当活跃，物质生物循环和砂堤迥异。Na在生物循环中起着突出的作用，其次为Ca、K。Si在生物循环中失去了重要位置。摄取Fe的数量增多（表3）。

　　由于物质在嫌气条件下转化，土壤有机质累积特别强烈，往往出现泥炭化过程，部分物质暂时退出生物循环，生物循环速度延缓。

　　四、从生物化学理特点看土地的合理利用问题

　　海南岛西南部气候乾热，物质淋溶不强，不单碱土金属没有强烈淋失，而且在土壤和风化殻中含有一定碱金属，形成中性、微酸性硅铝化类型。同时海潮和海风还不断带来盐分。昌化江属于HCO-3—SiO2—Na++K+—SO-4和HCO-3-SiO2-Na++K+—Ca++水化学相。潜水一般属于HCO-32-Na++K+—Cl-和SiO2-HCO-3-Na++K+—Cl-水化学相。海滨为Mg++—Cl-—Ca++和Cl-—Na++K+-HCO-3水化学相。因而Ca、Mg、Na、K多量转八生物循环，形成植物灰分中主要组成元素。并在土壤中发生明显生物累积，Cu、B累积也很明显。

　　由于植被稀疏，结构简单，进入生物循环的物质数量和规模远比海南岛其他部分小，但由于常在好气条件下转化，循环的速度较快。

　　自沿海至内陆由于自然条件呈有规律更替，生物化学地理过程也有明显变化。转入生物循环中的物质数量和规模逐渐增大，渐趋复杂。Na和Si在生物循环中所起作用自沿海至内陆渐减；K、Ca、Mg生物吸收累积却增强；N互转入生物循环中数量逐渐增大，土壤腐殖质累积量加多，促使物质生物循环终年不断进行，土壤肥力显着提高。

　　从这些特点看来，对发展热带作物有其优势的一面，因为热带作物对营养元素的要求有这样一个突出的特点：在大量的元素之中，除N外，还需要多量的K、P、Ca和Mg，有时比N还高；需要的微量元素有Fe、Mn、Cu等。这些元素正是本区自然环境中较丰富的，而且在生物循环中最活跃的元素，但水分不足和土壤有机质较少，又成了发展热带作物的限制因素。因此，本区发展热带作物或其他粮食、经济作物，首在营造防护林，减少地面蒸发，增加土壤湿度，逐渐形成森林气候环境，扩大物质的生物循环，增加土培有机质的累积。解决灌溉水源与增放有机肥料和緑肥也是发展本区农业的重要措施。

　　由于自沿海至内陆，自然条件和生物化学地理过程有所差异，利用时必须因地制宜。

　　在丘陵台地限区组中，条件较为优越，有较大的生产潜力，其中乔灌林暗色红褐土限区，自然环境较湿润，土壤中含有机质和矿物质营养元素均较丰富，可发展稍耐旱的热带作物，在有森林地方，也有发展喜热湿的热作的条件；有刺灌丛浅色红褐土限区，自然环境较乾旱，土壤有机质较少，较耐旱的热作如油棕（Elaeis guineensis）、腰果(Anacardium occidentale)、椰子和芒果(Mangifera indica)等均生长良好，这些作物有较大前途；热带稀树乾草原红色红褐土限区，由于植被稀疏，自然环境乾旱，土壤有机质贫乏，需要解灌溉水源，营建防护林，增加空气湿度，目前可以适度发展而旱作物如剑麻（Agve sisalana）等。此外，在本限区组内，甘蔗、花生、红薯均宜发展。低地水田目前单产很低，主要原因在于肥力不足。

　　滨海沙堤限区组，由于近海，常风大，沙粒经常流动，土壤有机质也非常缺乏，目前首要措施在于保护现有植被和营建防风林，固定流沙。固定沙堤大多已辟为旱地，仍须注意防风，加强轮作，促使土壤肥力的提高和结构的改善。沙堤间古舄湖多已辟为稻田和盐田，稻田单产的提高于引洗盐。

　　原载：高等学校自然科学报，1965(4)：347—357