广东内伶仃岛土壤调查与污染评价

王利英，程 雄，黄文鑫，崔大方

（1.华南农业大学华南农业博物馆，广东 广州 510642；2.华南农业大学新农村发展研究院，广东 广州 510642；3.华南农业大学林学与风景园林学院，广东 广州 510642）

广东内伶仃岛土壤调查与污染评价

王利英1，程 雄2，黄文鑫3，崔大方1

（1.华南农业大学华南农业博物馆，广东 广州 510642；2.华南农业大学新农村发展研究院，广东 广州 510642；3.华南农业大学林学与风景园林学院，广东 广州 510642）

通过调查国家级自然保护区内伶仃岛的土壤肥力和质量状况，掌握其土壤生产力和环境质量情况，为其生态保护和合理利用提供依据。定点采集土壤剖面样品并进行室内实验分析，测定土壤剖面样品肥力和重金属含量，并与1997年数据进行比较，探讨内伶仃岛不同土壤类型的土壤肥力和重金属变化情况。与1997年数据相比，内伶仃岛4种类型土壤肥力无明显变化，土壤pH均有所下降，重金属含量除铬外均有不同程度升高，增幅最大的锰达到362.3%，最低的铅为29.38%。调查的4种土壤类型中，变质岩赤红壤肥力状况较好，滨海沙土和石质土肥力较差，整体有酸化趋势，重金属含量升高较多但在安全范围内。

内伶仃岛；土壤资源；理化性质；评价

2016年11月26日，国家海洋局发布首个海岛统计调查公报。海岛作为海洋生态系统的重要组成部分，是国家宝贵的资源财富。海岛保护区在保护重要植被资源和生物资源方面以及维持海岛经济的可持续发展和资源可持续利用方面具有重大意义。但由于其面积狭小，地域结构单一，生态系统十分脆弱，生物多样性指数小，稳定性差，极易遭到损害而造成严重的生态环境问题，从而可能破坏良好的生态系统［1］。我国海岛分布不均，呈现南方多、北方少的特点，主要分布在浙江、福建和广东等地。目前，广东省有23个海岛自然保护区，数量居全国之首［2］。土壤是植物赖以生存的基础［3］，作为承纳植物和生物存活的载体，其生产力和环境容量在维持海岛生态平衡方面具有举足轻重的作用。一方面，土壤作为生态系统中生物与环境相互作用的产物，贮存着大量有机质、氮、磷、钾、钙、镁等营养物质；另一方面，它决定着生态系统的结构、功能和生产力水平［4］。近年来，国内对海岛土壤生产力和质量方面的研究已有很多［5-8］，在广东省内，科研工作者对海岛植物群落的研究较多［9-12］，极少涉及对土壤肥力及环境质量的调查研究，因此完善广东省海岛土壤的科研调查数据很有必要。

内伶仃岛位于深圳市西南深圳湾外，扼据珠江口伶仃洋咽喉，1988年被批准为国家级自然保护区。1997年广东内伶仃岛自然资源与生态研究项目启动，科研工作者对该岛土壤资源的数量、利用状况、质量和存在问题做了调查和分析。自1997年以来，受自然和人为因素的影响，该岛土壤的生产力和环境质量可能出现了不同程度的变化。本研究在前期研究的基础上增加了对土壤质量的风险评估，旨在为内伶仃岛土壤的合理利用和污染预防提供依据，并进一步掌握内伶仃岛的土壤环境状况和变化趋势，为该岛的生态保护和进一步开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 内伶仃岛概况

内伶仃岛位于广东珠江口伶仃洋东（22° 24′～22°26′N，113°47′～113°49′E），面积4.98 km2，属南亚热带季风气候，年平均气温约22℃［13］。该岛为花岗岩、变质砂岩构成的丘陵海岛，东半部以花岗岩为主，西半部多为变质砂岩。地带性土壤为赤红壤，还有滨海沙土、石质土和耕作土等。内伶仃岛几乎没有裸地，被各类植被覆盖，主要植被类型有南亚热带常绿阔叶林、南亚热带针阔叶混交林、灌木林及草丛、人工林与园地。同时阔叶林中已出现大量层间植物，灌木林中藤本植物极为丰富［14］。同时，该岛也是国家二级保护动物猕猴繁衍栖息的理想场所。按广东海岛土壤的分类系统［15］，内伶仃岛土壤分为花岗岩赤红壤、变质岩赤红壤和耕性赤红壤、滨海沙土和石质土等。土壤类型情况见表1。

表1 内伶仃岛土壤类型及分布［16］

1.2 样品采集与测定

图1 内伶仃岛土壤类型分布

本研究于2015年12月分别在内伶仃岛的东湾、焦坑湾南、北湾和南湾4个采样点（图1）采集变质岩赤红壤、花岗岩赤红壤、石质土和滨海沙土4种土壤类型的剖面样品，即0～20、20～40、40～60、60～80 cm土层的土壤各1 kg，风干后除去树根、石砾等，研磨分别过2、1、0.15 mm尼龙筛后于密封袋保存。

土壤pH值测定采用电位法，土壤有机质含量测定采用K2Cr2O4-浓H2SO4外加热法，土壤全氮、全磷、速效磷测定均参照《土壤农化分析》，土壤阳离子交换量测定用乙酸铵交换法，土壤重金属测定用原子吸收法。重金属环境评价采用国家相应标准。

采用 Excel 2007 进行数据统计分析。

2 结果与分析

表2 土壤pH值及有机质和氮、磷含量

2.1 内伶仃岛土壤pH值

内伶仃岛土壤整体偏酸性，花岗岩赤红壤、变质岩赤红壤、石质土、滨海沙土pH值分别为4.53、5.17、5.08、5.75（表2）。1997年4种类型土壤的pH平均值分别为5.00、4.89、5.58、6.30，2016年数据与1997年数据相比，4种土壤类型的pH值均有所降低，说明内伶仃岛土壤近20年有酸化趋势。该地区湿热气候条件，土壤中的淋溶和淀积作用非常强烈，土壤剖面中亏损可溶性盐、碱金属和碱土金属，而明显富集铁铝氧化物和H+，造成土壤pH值降低［17］，且各土壤类型中土壤剖面中平均pH值均显酸性，这与陈俊坚等［18］的研究结果相同。

2.2 内伶仃岛土壤有机质、氮、磷含量

土壤化学性质直接影响到土壤的质量，其中有机质、全氮、全磷、速效磷是土壤肥力状况的重要评价因子。土壤有机质含量的排列顺序为花岗岩赤红壤 （29.86 g/kg）＞变质岩赤红壤（23.20 g/kg）＞石质土（20.37 g/kg）＞滨海沙土 （9.48 g/kg），与1997年数据相比无明显变化。有机质的排列顺序与pH值刚好相反，这是因为酸性土壤中pH值影响有机碳的溶解性和土壤的微生物数量［19］。本结果与戴万宏等［19］的研究相吻合，即pH值与有机质间存在显著的负相关关系。花岗岩、变质岩两种赤红壤的全氮含量均高于石质土和滨海沙土，分别为1.35、2.02、1.04、0.66 g/kg。在全磷和速效磷方面，赤红壤也明显高于滨海沙土和石质土，其中石质土的磷含量最低。

综合pH值、有机质、全氮、全磷和速效磷5个指标可以看出，变质岩赤红壤肥力状况较好，花岗岩赤红壤次之，滨海沙土和石质土较差。由表2可知，4种类型土壤的pH值随着深度的增加略有上升趋势，有机质、全氮、全磷和速效磷含量则随着剖面深度的增加呈下降趋势。

2.3 土壤阳离子交换量和交换性钾、钠、钙、镁

土壤阳离子交换量（CEC）直接反映土壤胶体的表面性质和土壤的保肥供肥性能和缓冲能力，其值越大，说明土壤的保肥能力越强［20］。4个表土样品中，花岗岩赤红壤中的交换性盐基以钙离子为主，占其交换性盐基的71.28%；变质岩赤红壤、石质土和滨海沙土中的交换性盐基主要是镁离子，所占比率分别为46.61%、67.46%和46.25%。阳离子交换量方面，最高的变质岩赤红壤为18.4 cmol/kg，滨海沙土以16.58 cmol/kg次之，而花岗岩赤红壤和石质土均不到最高者的1/2。但花岗岩赤红土壤的盐基饱和度却达到74.28%，变质岩赤红壤为58.54%，石质土和滨海沙土均在10%左右。4种土壤类型间盐基交换量和阳离子交换量均存在明显差异，可能是由于土壤质地、黏土矿物及pH值不同造成的［21］（表3）。滨海沙土由于靠近海滩，受海水浪花带来的盐基离子影响较大，而由于其质地在剖面层次差异性不大，其盐基的淋溶性较强，因此该种土壤类型的交换性盐基和阳离子交换量在剖面特征上无明显差异。另外3种土壤由于复盐基作用与盐基的淋溶作用有落差，因此在剖面上也会有明显差异。

2.4 内伶仃岛土壤重金属含量

广东近20多年的发展中，快速的城市化和工业化进程使得土壤以及沉积物中的重金属含量较历史水平有明显提高。由表4可知，4种土壤类型的重金属含量差异较大。花岗岩赤红壤中重金属Pb、Mn含量较高，变质岩赤红壤中重金属Zn、Cd含量较高，石质土中重金属Cr和 Mn含量较高，滨海沙土中重金属Cu、Cr含量较高，Zn、Pb含量相对较高。与1997年的数据相比，除Cd外，土壤中Zn、Pb、Cu、Cr、Mn含量均有不同程度的升高。将所有土壤平均来看，重金属Mn含量增加最多，达到362.3%，增幅最小的Pb为29.38%。花岗岩赤红壤重金属含量随着剖面深度的变化表土高于底土，而另外3种土壤类型则相反。

2.5 内伶仃岛土壤重金属污染评价

将我国1995年颁布的土壤环境质量标准（GB15618-1995）中的二级标准作为各项污染物的含量限值对内伶仃岛的土壤进行污染评价，结果（表5）表明，内伶仃岛土壤单因子污染指数为Mn＞Zn＞Cr＞Cd＞Cu＞Pb，且Mn、Zn、Cr、Cd、Cu、Pb元素的单因子污染指数均小于1，属于非污染等级。

采用单因子指数评价法和内梅罗指数综合评价法［22］对研究区土壤进行现状评价，结果（表6）显示，花岗岩赤红壤、变质岩赤红壤、石质土和滨海沙土的内梅罗综合指数分别为0.48、0.41、0.38和0.40，均低于0.70，根据文献［23］的土壤环境质量评价分级情况，其污染程度均在安全范围内。

表4 土壤重金属含量（mg/kg）

表5 土壤重金属污染评价

3 结论与讨论

近20年（1997—2015年）来，内伶仃岛土壤pH值有所下降，有酸化趋势。该地区土壤的化学特点是黏土矿物以高岭石为主［24］。广东地区多降酸雨，土壤酸化的具体过程是酸雨中的氢离子与土壤胶体表面上吸附的盐基性离子（以铁、铝占优势）进行交换，而这种酸化一旦形成很难恢复。由于土壤本身呈酸性，盐基饱和度低，因此对酸的缓冲能力也弱。内伶仃岛土壤整体肥力状况保持良好，其中，赤红壤肥力状况和保肥能力较好，石质土较差。赤红壤是岛上面积最大的土壤类型，也是猕猴的主要活动区域，对该岛土壤的生产力和生态环境起着至关重要的作用，应多加保护，不断提高其保水、保肥能力，为进一步改善内伶仃岛的水资源和猕猴生存条件发挥更大作用。

表6 土壤重金属环境质量评价结果

重金属作为一类持久性和生物积累性污染物，在土壤沉积物中具有稳定性和累积性特征［25］。本研究结果表明，内伶仃岛土壤重金属含量虽在安全范围内，但自1997年以来有大幅上升，尤其是锰含量，上升幅度最大，需引起重视。内伶仃岛土壤重金属主要来源于母岩和残落的生物物质［26］，就花岗岩赤红壤和变质岩赤红壤而言，由于二者母质不同，锌、铜和锰3种重金属元素含量也相差较大。另外，随着内伶仃岛周围人类活动的频繁，土壤重金属含量呈现增长的趋势，由于重金属在土壤中比较稳定，不易随水淋滤，不被生物降解［27］，一旦形成污染，很难治理。后期研究应建立长期的污染物（重金属、有机物）监测、预警防控系统和基于风险的土壤环境质量评估与管理体系，同时监测周边水资源的重金属含量，以防引起连贯污染。

［1］康婧，赵锦霞，吴桑云，等. 我国海岛保护区发展现状与管理研究//2010年海岛可持续发展论坛［C］.浙江舟山，2010.

［2］孙元敏，林河山，陈庆辉，等. 中国海岛保护区的发展现状与管理对策［J］. 生态科学，2012（5）：507-512.

［3］王瑞永，刘莎莎，王成章，等. 不同海拔高度高寒草地土壤理化指标分析［J］. 草地学报，2009（5）：621-628.

［4］Cleve PM Vitousek PA Matson. Nitrogen availability and nitrification during succession： Primary-secondary and old field series［J］. Plant Soil，1989，2（115）：229-239.

［5］程芳，程金平，于金莲，等. 大金山岛土壤有机质与全氮的空间分布及其相关性［J］. 环境化学，2013（9）：1634-1638.

［6］王晓丽，王嫒，石洪华，等. 南长山岛不同土地利用方式下的土壤有机碳密度［J］. 环境科学学报，2014（4）：1009-1015.

［7］董林水，宋爱云，孙景宽，等. 黄河三角洲贝壳堤岛土壤盐分空间分异特征［J］. 水土保持学报，2016（6）：289-295.

［8］张鑫，余树全，李清林，等. 洞头列岛土地利用对土壤及沉积物重金属污染的影响及其生态风险评价［J］. 生态科学，2016（5）：126-135.

［9］谭一波，詹潮安，杨海东，等. 广东南澳岛华润楠群落主要树种种间联结性［J］. 中南林业科技大学学报，2012（11）：92-99.

［10］彭剑华，肖泽鑫，詹潮安，等. 广东南澳岛中华楠群落结构及种间相关性分析［J］. 华南农业大学学报，2010（4）：90-94.

［11］谭一波，詹潮安，肖泽鑫，等. 广东南澳岛中华楠种群结构及动态特征［J］. 生态学杂志，2010（10）：1901-1906.

［12］袁天天，赵万义，徐华林，等. 广东内伶仃岛马尾松群落和布渣叶群落的演替动态［J］. 广东林业科技，2015（1）：49-55.

［13］常弘，庄平弟，朱世杰，等. 广东内伶仃岛猕猴种群年龄结构及发展趋势［J］. 生态学报，2002（7）：1057-1060.

［14］昝启杰，王勇军，王伯荪，等. 外来杂草薇甘菊的分布及危害［J］. 生态学杂志，2000（6）：58-61.

［15］朱世清等. 广东海岛土壤［M］. 广州：广东科技出版社，1995.

［16］王勇军，蓝崇钰等. 广东内伶仃岛自然资源与生态研究［M］. 北京：中国林业出版社，2001.

［17］Lan H X，Hu R L，Yue Z Q，et al. Engineering and geological characteristics of granite weathering profiles in South China［J］. 2003，21（4）：353-364.

［18］陈俊坚，张会化，刘鉴明，等. 广东省区域地质背景下土壤表层重金属元素空间分布特征及其影响因子分析［J］. 生态环境学报，2011（4）：646-651.

［19］戴万宏，黄耀，武丽，等. 中国地带性土壤有机质含量与酸碱度的关系［J］. 土壤学报，2009（5）：851-860.

［20］李军营，邓小鹏，杨坤，等. 施用有机肥对植烟土壤理化性质的影响［J］. 中国土壤与肥料，2012（3）：12-16.

［21］李忠云，魏兴琥，李保生，等. 粤北岩溶丘陵区不同地貌部位土壤钙的分布特征—— 以英德市九龙镇为例［J］. 热带地理，2015（1）：89-95.

［22］李晓庆，胡雪峰，孙为民，等. 城市土壤污染的磁学监测研究［J］. 土壤，2006（1）：66-74.

［23］韩平，王纪华，陆安祥，等. 北京顺义区土壤重金属分布与环境质量评价［J］. 农业环境科学学报，2012（1）：106-112.

［24］王敬华，张效年，于天仁. 华南红壤对酸雨敏感性的研究［J］. 土壤学报，1994（4）：348-355.

［25］乔永民，顾继光，杨扬，等. 南澳岛海域表层沉积物重金属分布、富集与污染评价［J］. 热带海洋学报，2010（1）：77-84.

［26］张鑫，余树全，李清林，等. 洞头列岛土地利用对土壤及沉积物重金属污染的影响及其生态风险评价［J］. 生态科学，2016（5）：126-135.

［27］陈家栋，潘宝宝，张金池，等. 广东大宝山矿区土壤重金属含量及其影响因素［J］. 水土保持研究，2012（6）：237-241.

（责任编辑 崔建勋）

Investigation and pollution evaluation of soil in Neilingding Island，Guangdong Province

WANG Li-ying1，CHENG Xiong2，HUANG Wen-xin3，CUI Da-fang1
（1.Southern China Agricultural Museum，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China；2.The New Countryside Development Institute，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China；3.College of Forestry and Landscape Architecture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China）

In this study，the soil fertility and quality in the Neilingding Island，a national natural conservation area，were investigated to provide a basis for its ecological protection and rational utilization. Samples were collected from soil profiles and analyzed for fertility and total heavy metals，and the results were compared with those of 1997 so as to know soil fertility and total heavy metal changes of 4 types of soils in Neilingding Island. The results showed that fertility did not change apparently，soil pH decreasd to some extent，and total heavy metals except total Cr increased by various degrees，compared with in 1997. For the heavy metals，Mn had the largest increase of 362.3%，while Pb had the smallest of 29.38%. For the 4 types of soils，metamorphic latosolic red soil showed high fertility，while costal sandy soil and rocky soil had low fertility. Generally，the soils had acidification，and the total heavy metals increased considerably，but were still within the safety margin.

Neilingding Island；soil resources；physicochemical property；evaluation

S151.9

A

1004-874X（2017）03-0101-07

2017-01-23

广东内伶仃福田国家级自然保护区管理局项目（201208）

王利英（1989-），女，硕士，助理实验师，E-mail：835935788@qq.com

崔大方（1964-），男，博士，教授，E-mail：cuidf@scau.edu.cn

王利英，程雄，黄文鑫，等.广东内伶仃岛土壤调查与污染评价［J］.广东农业科学，2017，44（3）：101-107.