火山岩海岛土壤硒元素空间分异及富集机制研究——以广西涠洲岛为例

选择广西北海涠洲岛作为研究区,网格化采集涠洲岛表层土壤样品106件、成土母岩16件,对亚热带环境下火山岩海岛土壤硒元素空间分布特征及赋存形态进行研究,并探讨其影响机制。结果表明,涠洲岛表层土壤中全硒自然变化范围为0.005~0.567 mg/kg,平均为0.287 mg/kg,足硒和富硒土壤占全岛总面积的70.87%。涠洲岛表层土壤中硒赋存形态的分布规律为:残渣态(78.06%)>有机结合态(10.58%)>酸溶态(7.76%)>可交换态(2.86%)>水溶态(0.74%)。不同成土母岩的全硒含量有显著差异,全硒含量最高的是火山碎屑岩,其次是玄武岩和含生物碎屑海滩沉积物。成土母岩与其相应土壤中全硒含量变化具有很好的套合性,全硒含量由火山碎屑岩、玄武岩和含生物碎屑海滩沉积物发育的土壤中依次递减。火山岩风化土壤中硒元素的富集主要归因于对火山岩高背景硒含量的继承,同时硒元素在表生演化过程中容易被火山岩土壤中的铁、铝氧化物和有机质(OM)吸附。这种由火山岩风化形成的富硒土壤对海岛土地资源农业开发利用具有积极意义。

火山岩与地形联合约束下海岛土壤稀土元素地球化学空间分布异质性——以广西涠洲岛为例

海岛土壤地球化学特征的研究对于认识海岛表生地质环境有重要意义。本研究以我国最大的第四纪火山海岛——涠洲岛为案例,重点研究亚热带海岛环境下火山岩风化土壤的稀土元素(REE)地球化学特征,并探讨影响其空间分布的关键因素。结果表明,涠洲岛土壤REE总量(ΣREE)自然变化范围较大,介于59.07~575.30 mg/kg,平均值为285.53 mg/kg,高于中国大陆土壤背景值(163.86 mg/kg),指示火山岩风化海岛具有较高的土壤REE丰度。反距离权重插值法(IDW)分析指示,岛内土壤的REE含量高低变化呈现出以带状和斑块状为主体形态的空间分布不均一性,推断其成因与母质岩石类型和地形位置等因素密切相关。3种不同岩性的成土母岩的ΣREE含量变化序列为:玄武岩(236.66 mg/kg)>火山碎屑岩(215.58 mg/kg)>含生物碎屑海滩沉积物(18.99 mg/kg),对应的土壤ΣREE含量具有类似变化规律,即玄武岩土壤(307.20 mg/kg)>火山碎屑岩土壤(297.46 mg/kg)>含生物碎屑海滩沉积物土壤(89.73 mg/kg)。该证据指示母岩是控制岛内土壤REE含量变化的首位因素,玄武岩整体上易形成具有较高REE丰度的土壤,火山碎屑岩次之,而含生物碎屑海滩沉积物反之。此外,本研究还发现火山碎屑岩单一岩性区内,发育的土壤REE含量也会随地形地貌差异而出现显著变化,其原因是地形地貌制约了土壤矿物和化学风化程度,海蚀丘陵比海积平原更利于海岛土壤中REE次生富集作用的发生。