唐永鑾　覃朝鋒　易紹楨　謝永泉　曾水泉　曾燕祥　何遠鈞　莊永年　吴三保

　　一、生物化學地理基本特點

　　本文討論的主要範圍，以海南島西南部（由昌城至崖縣）的濱海砂堤、丘陵、臺地爲主，那裏氣候炎熱，年均温在24℃以上，日均温≥10℃的積温超過9000。年雨量1000至1300毫米，80%集中於夏半年（5-10月），冬半年（11-4月）异常乾燥。蒸發量爲降雨量的2-4倍，全年蒸發量爲降雨量的1.5-2.3倍，水熱系數爲1.1-1.5氣候乾熱。因而物質風化、淋溶遠比海南島東南、東北爲弱，不僅碱土金屬没有大量淋失，而且仍含一定的碱金屬，代换性陽離子以Ca++、Mg++居優勢，風化殻屬硅鋁化類型。

　　在上述水熱條件下，原生植被應爲干性熱帶落葉季雨林。由於人類長期活動的影響，現狀植被爲砂生草原、熱帶稀樹乾草原、有刺灌叢和喬灌林，一般分佈疏稀，組成成分較單純，結構簡單。每年進入生物循環中的植物殘遺物遠比海南島其他部分少，生物循環的規模也没有那樣大而復雜，限於近地面大氣層、植物群落和土壤之間的物質交换，常在好氣條件下轉化，植物殘遺物迅速分解，土壤中累積腐殖質很少（0.3-1.6%），物質轉化的速度却相當迅速。

　　由於物質淋溶不强，海潮和海風又帶來一定鹽分，在參加生物循環的元素中，以Na、 K、Ca、Mg等最爲活躍，常搆成中性和微酸性環境，有利於鋁硅酸鹽次生粘土礦物的合成，所以土壤中主要粘土礦物爲高嶺土和伊利石。

　　由沿海至内陸，自然條件呈有規律的更替（圖1），地勢逐漸上昇，由濱海砂堤-臺地（8-15米，20-25米，30-50米）-丘陵-山間盆地-山地。因此，熱量至海南島内部略有减少，雨量顯著增加，由不足1000毫米增至1400毫米，水熱系數由1.2增至1.7，輻射干燥指數由1.0-1.5下降爲0.8，由半乾旱型轉變爲半濕潤型（圖2）。因而風化淋溶强度逐漸增加，碱金屬、碱土金屬含量逐漸减少，風化殻由中性、微酸性、硅鋁化階段進入酸性硅鋁化階段，漸出現富鋁化過程。由表1中所列土壤和風化殻的化學元素水遷移序列可以明顯看出。土壤由濱海砂土和濱海沼澤化鹽土更替爲紅褐土，至山間盆地爲褐色磚紅壤性土。現狀植被由沙生草原和鹽生草甸更替爲次生熱帶稀樹乾草原、有刺灌叢灌木林和次生熱帶落葉季雨林。

　　生物化學地理過程自沿海至内陸相應有明顯變化。

　　在土壤化學元素組成中，碱金屬、碱土金屬和硅的含量自沿海至内陸减少，鐵、侣、錳，特别是鈦迅速增加。在礦物組成中，在生礦物逐漸减少，粘土礦物相對增加，粘土礦物的組合，也有明顯差异，海濱丘陵和臺地上的紅褐土以高嶺土和伊種石占絶對優勢，在山間盆地中的褐色夸紅壤性土中，高嶺土含量减少。鈦勿礦、針鐵礦等顯著增加，並出現三水鋁石（表1），反映了鹽基淋溶過程自沿海至内陸增大，脱硅和富鐵鋁化過程至内陸逐漸明顯。

　　植物灰分含量一般自沿海至内陸减少。濱海砂生草原和鹽生草甸的植物灰分含量爲5-10%以上，其中15種22個樣品平均爲 17.7%；如地丘陵上熱帶稀樹乾草有刺灌叢和喬灌木的植物灰分含量爲4-8%；内陸熱帶季雨林的灰分在4%左右。在灰分組成中，碱金屬、碱土金屬和硅的含量一般自沿海至内陸减少，但不同植被的植物灰分元素組成各有特點：鹽生草甸含鈉最高，砂生草原含鈉、鉀、鈣、鎂均高，熱帶稀樹乾草原以鈉、鉀、硅的含量較多，喬灌林中硅、鈣、鉀、鈉均富，熱帶季雨林灰分中似乎有含鉀、鈣較高的趨向。大體自沿海至内陸有富鈉、富鈣、富硅向富鉀的植物更替的趨向，此和植物本身特點有關，也與外界環境的元素組成的變化有關。

　　在植被和土壤之間的物質交换中，除C、H、O、N外，以碱土金屬、碱金屬最爲活躍，通過生物作用，在表土有明顯的鈣、鎂、鉀、鈉等累積（表2）。不過，自沿海至内陸，由於植被及其生境的更替，生物循環的規模和强度隨之增大。進入土壤中的植物殘遺物的數量，内陸的熱帶季雨林幾爲熱帶稀樹干節原的7-8倍，爲砂生劃原的30多倍。前者的植物殘遺物是在較濕潤、酸性條件下轉化，真菌較爲活躍；後兩者的殘遺物在乾燥、近乎中性的條件下分解，因此，土壤中有機質累積過程自沿海至内陸加强。腐殖質中組成成分的相對含量按同一方向發生變化，即土壤有機質含量自沿海至内陸迅速增大，胡敏酸和富裏酸比值逐漸减小（表1）。

　　粘土礦物參照李慶達、張效年“中國紅壤的化學性質”（土壤學報，第5卷，第1期，1957）中的方法爲主，並參考CIPW法求出，爲近似計算。

　　*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燒灼土重的百分比（%）

　　***生物吸收累積系數=植物灰分中氧化物含量與土壤中氧化物含量之比。

　　二、臺地丘陵限區組

　　海南島西南部臺地、丘陵限區組包括三個限區類型，各有不同的生物化學地理特點。 

　　（一）喬灌林—暗色紅褐土限區

　　本限區分佈在丘陵地區，多由花崗岩搆成。由於環境較濕潤，風化淋溶較强烈，形成酸性硅鋁風化殻，其上發育暗色紅褐土。與狀植被次生熱帶葉季雨林和灌木林，鬱閉度大於85%，喬木有木棉（Gossanpinus malabaria）、楹（Albizzia spp）、酸豆（Tamarindus indica）、厚皮樹（Lannea grandis）、鷄占（Terminalia hainanensis）、烏墨（Syzyium Cumini）等，林下灌木有沙葉（Aporosa chinensis）、酒餅筋（Atalantia buxifolia）等。 

　　限區内植物分含量（11個樣品，包括7種灌木，喬木的平均）爲4.4%，黄流金鷄喬灌木混合成分的灰分爲5.6%。在灰分組成中，以SiO2最多，Na2O+K2O、MgO次之，此外，Al2O3含量較高，此爲重要特點，其氧化物含量順序如下：SiO2>Na2O+K2O>CaO>Al2O3>MgO>P2O5>Fe2O3>MnO。在生物循環中，Ca、Mg特别是Mg發生明顯的生物累積，其生物吸收累積系列如下：MgO>CaO>P2O5>Na2O+K2O>MnO>Al2O3>Fe2O3>SiO2。N素等生物累積作用已較明顯，土壤腐殖質含量達1.5-3.3%，C/N比值爲10-11。

　　（二）有刺灌叢—淺色紅褐土限區

　　本限區包括第三級臺地，現狀植被爲有刺灌叢。常見木刺藤+園葉刺針木（Taxotrophis macrophyylla）+酒餅筋+白花聲（Croton laevigatus）-珍珠茅（Scleria hebecarpa）+飛機草（Eupatorium odortimum）群叢和園葉刺針木+木刺藤+魯花（Scolopia buzifolia）+沙基克來當（Cleistanthus saichikii）-毒刺木（Phyllochlamys taxoides）群叢以及鷄占+園葉刺針木+沙基克來當+長勒木+酒餅筋群叢。植物群叢混合成分的灰分含量約爲8.3%（黄流螞蝗水庫）。不同植物的灰分有一定差异，如木刺藤（Horrisonia perforata）爲4.8%，長勒木（Gymnoporia diversifolia）不過3%。植物不同器官也有較大差异，如螞蝗水庫長勒木果葉灰分量爲4.4%。灰分元素組成和上限區有一定差异，以東方北黎以北的抱板植物（光葉金木（Buchanania mirophylla等九種）分析結果來看，其灰分平均含量爲6.5%，其氧化物含量（占植物千重的百分比）順序如下：

　　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）

　　由此可見，其中Na2O+K2O、P2O5的含量接近熱帶稀樹乾草原，SiO2、MgO、CaO的含量與喬灌林相近；生物累積以Na2O+K2O、CaO、MgO最爲明顯；有機質含量約1.2-1.8%，其中胡敏酸和宣裏酸比值爲1.0-1.8，這些均反映出本限區的特點。該限區介於喬灌林暗色紅褐土限區和熱帶樹乾草原紅色紅褐土限區之間，爲一過渡類型。

　　（三）熱帶稀樹乾草原—紅色褐土限區

　　本限區包括濱海第一級和第二級臺地。由湛江系組成。其土風化物處於中性硅鋁化階段。土壤爲紅色紅褐土。現狀植被爲熱帶稀樹乾草原和撩荒草原，常見扭黄茅（Hetero pogon contortus）-華三芒(Aristida chinensis)+蜈蚣草(Eremochloa ciliaris)-松葉耳草(Oldenlandia pinirolia)+轉轉草(Fimbristylis)群叢；扭黄茅-密穗畫眉草(Eragrostis cylindrica)+茅根(Perotis indica)-轉轉草群叢；華三芒-茅根+轉轉草群叢。分佈非常稀疏，蓋度不到30%。進入生物循環的植物殘遺物很少。由於氣候乾熱，土壤自然含水量不過3%，心土12%，物質常在好氣條件轉化，土壤腐殖質累積很少，不過1.0-1.5%。

　　植物灰分含量爲5.3-10.3%，平均約7.8%。其中以Na2O+K2O含量最高，其次爲SiO2，而CaO和MgO的含量，均較上兩限區植物灰分中的CaO、MgO含量爲少，其氧化物含量順序：

　　Na2O+K2O>SiO2>CaO>Al2O3>MgO>Fe2O3>P2O5>MnO。可見Na和Si在本限區生物循環中起着突出的作用。Na2O+K2O，特别是Na，在土壤中發生强烈的生物累積；此外，MgO的生物累積也較明顯。其生物吸收累積系列如Na2O+K2O>MgO>MnO>CaO>P2O5>Fe2O3>Al2O3>SiO2。從光譜半定量分析中，也獲得類似結論。此外，還存在Cu、B的生物累積作用。

　　三、濱海砂堤限區組

　　本限區包括濱海新老砂堤、由昌江直至黄流，海拔10-27米，寬300-1000米，個别地區寬達3-4公里（如鶯歌海、北丹村和四更）。由近代海相沉積砂組成，按照其形成先後和固定情况，常分流動、半固定和固定沙荒（圖3）。

　　流動沙荒分佈在沙堤前沿，由粗砂組成，常隨風移動。其上植被异常稀疏，蓋度不過5%。主要爲厚藤（Ipomoea pes-caprae）+白背荆（Vitex trifolia）+鬢刺(Spinifex littoreus)+蔓蒿苣 (Laetuca repens)群叢。由於經常受海潮海風影響，同時蒸發强烈，鹽分上昇；Na在生物循環中起着突出的作用，其次爲鈣、鎂、鉀。厚藤灰分含量達7.3%，白北荆果葉灰分爲6.9%。從光譜半定量分析結果，可以看出厚藤和白北荆灰分中元素含量的順序如下：

　　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）。

　　半固定砂荒爲較老砂堤，砂丘漸趨固定。現狀植被露兜樹（Pandanus tectorius）+東方金髮草(Chtysopogon orientalis)+海濱莎(Remirea maritima)+絲毛飄拂草(Fimbristylis sericea)+節花玻璃(Borreia articularis)群叢，蓋度約30%。進入生物循環的物質遠比流動砂荒多，且多爲地上緑色部分（地上緑色部分爲下部分的7倍，流動沙荒植物地上部分僅及地下根系1/2），Ma、Ca、K在生物循環中居主導地位。此外由於大量禾本科和莎草科草本植物參預，Si大量轉入生物循環，Fe、Al、Ti、Mn等元素在生物體中也有一定含量，此由砂生草原植物灰分的氧化物含量順序可以看出：Na2O+K2O>MgO>CaO>SiO2>Al2O3>P2O5>Fe2O3>MnO。在植物殘遺物轉化中，Ca、Mg、Na、K發生强烈累積，其元素生物吸收毓爲CaO>MgO>Na2O+K2O>P2O5>MnO >Fe2O3>Al2O3 >SiO2。但累積有機質較少（0.3-1.6%）。由於砂粒碎作用，千周管孔隙度增加，提高了保水能力，從而提高了土壤肥力，使原始型濱海粗砂土轉變爲黄色濱海中砂土，爲進一步擴大生物循環創造了條件。

　　固定砂荒一般爲古砂堤，現狀植被以圓葉練莢豆（lysicarpus bupleuoif olius）+東方金髮草+絲毛飄拂草+松葉耳草群叢爲主。蓋度在50%以上。Si、Ca、K、Na在生物循環中起着顯著作用。由於豆科植物進入、固氮微生物的作用，加速了大氣-土壤-植物之間的氮素循環，爲土壤肥力的提高和結構的改善起着很大作用。

　　在砂堤之間和前沿低窪積地地方，經常受海水浸淹，形成鹽沼地，現狀植被以鹽地鼠尾草（Sporobolus hancei）+濱莧(Sesuvium portulacastrum)+碱蓬(Suaeda australis)群叢爲主。由於積水和土質含鹽重，Na+、Mg++、Cl-、SO4--和Fe++、Mn++等均相當活躍，物質生物循環和砂堤迥异。Na在生物循環中起着突出的作用，其次爲Ca、K。Si在生物循環中失去了重要位置。攝取Fe的數量增多（表3）。

　　由於物質在嫌氣條件下轉化，土壤有機質累積特别强烈，往往出現泥炭化過程，部分物質暫時退出生物循環，生物循環速度延緩。

　　四、從生物化學理特點看土地的合理利用問題

　　海南島西南部氣候乾熱，物質淋溶不强，不單碱土金屬没有强烈淋失，而且在土壤和風化殻中含有一定碱金屬，形成中性、微酸性硅鋁化類型。同時海潮和海風還不斷帶來鹽分。昌化江屬於HCO-3—SiO2—Na++K+—SO-4和HCO-3-SiO2-Na++K+—Ca++水化學相。潜水一般屬於HCO-32-Na++K+—Cl-和SiO2-HCO-3-Na++K+—Cl-水化學相。海濱爲Mg++—Cl-—Ca++和Cl-—Na++K+-HCO-3水化學相。因而Ca、Mg、Na、K多量轉八生物循環，形成植物灰分中主要組成元素。並在土壤中發生明顯生物累積，Cu、B累積也很明顯。

　　由於植被稀疏，結構簡單，進入生物循環的物質數量和規模遠比海南島其他部分小，但由於常在好氣條件下轉化，循環的速度較快。

　　自沿海至内陸由於自然條件呈有規律更替，生物化學地理過程也有明顯變化。轉入生物循環中的物質數量和規模逐漸增大，漸趨復雜。Na和Si在生物循環中所起作用自沿海至内陸漸减；K、Ca、Mg生物吸收累積却增强；N互轉入生物循環中數量逐漸增大，土壤腐殖質累積量加多，促使物質生物循環終年不斷進行，土壤肥力顯著提高。

　　從這些特點看來，對發展熱帶作物有其優勢的一面，因爲熱帶作物對營養元素的要求有這樣一個突出的特點：在大量的元素之中，除N外，還需要多量的K、P、Ca和Mg，有時比N還高；需要的微量元素有Fe、Mn、Cu等。這些元素正是本區自然環境中較豐富的，而且在生物循環中最活躍的元素，但水分不足和土壤有機質較少，又成了發展熱帶作物的限制因素。因此，本區發展熱帶作物或其他糧食、經濟作物，首在營造防護林，减少地面蒸發，增加土壤濕度，逐漸形成森林氣候環境，擴大物質的生物循環，增加土培有機質的累積。解决灌溉水源與增放有機肥料和緑肥也是發展本區農業的重要措施。

　　由於自沿海至内陸，自然條件和生物化學地理過程有所差异，利用時必須因地制宜。

　　在丘陵臺地限區組中，條件較爲優越，有較大的生産潜力，其中喬灌林暗色紅褐土限區，自然環境較濕潤，土壤中含有機質和礦物質營養元素均較豐富，可發展稍耐旱的熱帶作物，在有森林地方，也有發展喜熱濕的熱作的條件；有刺灌叢淺色紅褐土限區，自然環境較乾旱，土壤有機質較少，較耐旱的熱作如油棕（Elaeis guineensis）、腰果(Anacardium occidentale)、椰子和芒果(Mangifera indica)等均生長良好，這些作物有較大前途；熱帶稀樹乾草原紅色紅褐土限區，由於植被稀疏，自然環境乾旱，土壤有機質貧乏，需要解灌溉水源，營建防護林，增加空氣濕度，目前可以適度發展而旱作物如劍麻（Agve sisalana）等。此外，在本限區組内，甘蔗、花生、紅薯均宜發展。低地水田目前單産很低，主要原因在於肥力不足。

　　濱海沙堤限區組，由於近海，常風大，沙粒經常流動，土壤有機質也非常缺乏，目前首要措施在於保護現有植被和營建防風林，固定流沙。固定沙堤大多已闢爲旱地，仍須注意防風，加强輪作，促使土壤肥力的提高和結構的改善。沙堤間古潟湖多已闢爲稻田和鹽田，稻田單産的提高於引洗鹽。

　　原載：高等學校自然科學報，1965(4)：347—357