为了做好土壤地球化学方面的研究与评价，重点调查、研究了土壤养分、pH 值、氧化物、微量元素含量、分布，并采取了大量的土壤测试样。土壤养分样品采自第二环境层（0～30cm），土壤氧化物、微量元素样品主要采自第一环境层（30～60cm），两类样品大部分是在同一采样点的不同深度采集的。采样点分布主要考虑土壤类型及一定网度，在海南岛东北部共采养分测试样品370个，氧化物、微量元素测试样品332个。为了研究微量元素纵向变化及有效态特征，在第二环境层不同类型土壤中采取了有代表性的样品，主要分析植物所需的有益元素和对环境有害的元素。
3.2.1 第一环境层土壤氧化物及微量元素特征
海南岛东北部土壤氧化物及微量元素分析测试样品采自第一环境层（大部分相当于B层，少部分相当C层），分析项目为Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3、K2O、Na2O、SiO27种氧化物，27种微量元素和pH值。
3.2.1.1 土壤氧化物、微量元素含量特征参数及背景值
土壤地球化学研究的一个重要内容就是背景值的研究。本次工作用第一环境层土壤样品来研究背景值，相对来说，该土壤层受到人类活动和工农业生产的污染较少，较能反映土壤原来固有的化学组成。到目前为止，背景值的确定方法较多，有的用平均值代表背景值，有的用平均值加（减）0.5倍、1倍或2倍标准离差表示，本次工作根据本区的实际情况，按《地球化学普查规范（DZ/T 0011—91）》的要求，用剔除平均值加3倍离差以上数据后，平均值加0.5倍离差表示背景值。
（1）土壤氧化物含量特征参数及背景值：按上述方法统计海南岛东北部氧化物含量特征参数及背景值见表3.2。由表可知：海南岛东北部氧化物中Al2 O 3、Fe2 O 3 含量较高，其他氧化物含量较低，这一方面是由于区内土壤母质相当一部分是基性岩、火山岩，另一方面与土壤的形成发育过程关系密切。本区土壤是在湿润的亚热带条件下形成的，风化作用和元素迁移强烈，大部分盐基、硅淋失强烈，铁、铝等水化氧化物相对积聚；氧化物含量的标准离差、变异系数较大，主要原因是土壤母质复杂，岩性变化较大，沉积岩、变质岩、基性岩、酸性岩都有；与中国、世界土壤相比，海南岛东北部土壤SiO2、MgO、CaO、K2O、Na2O明显偏低，而Fe2O3明显偏高。
表3.2 海南岛东北部土壤氧化物含量特征参数及背景值统计表 wB：%
（2）土壤微量元素特征值及背景值：土壤微量元素、pH值及背景值见表3.3。微量元素具有以下特征：微量元素平均值除B、Mn、As、Ba、Cd、Sr等含量明显较低，Cr、V等含量明显较高外，其他微量元素与中国及世界土壤较为接近；与海南岛东北部水系沉积物相比，水系沉积物中Cu、Mo、Co、Cr、Cd含量较低，P、Mn、Pb含量较高；对环境及农作物有害的Hg、Cd、Pb、Cu、Zn、As等平均值均未超过国家《土壤环境质量标准》的一级自然背景的范围，说明海南岛东北部土壤本底环境质量较好；微量元素含量的离差、变异系数普遍较高，变异度大部分大于0.5，其中Cu、Zn、B、Mo、Co、Ni、V、Ba、Sr变异系数大于0.7，这可能反映了区内土壤母质较复杂，不同母质发育的土壤微量元素含量差大。
表3.3 海南岛东北部土壤微量元素特征表 wB10-6
（3）氧化物、微量元素、pH值的关系：为研究土壤氧化物、微量元素、pH值之间的关系，对所分析的土壤样品进行了R－型聚类分析，得到聚类分析谱系图（图3.3）。图中7种氧化物、27种微量元素及pH 大致可分为4类。As与Se、Sb与Cd关系较为密切，但它们与其他元素和氧化物关系不密切。Fe2 O 3、V、Ni、Cu、Co、Cr相关性很强（相关系数大于0.7），反映出母质为基性火山岩的土壤同时富集该类组分的特征。
图3.3 海南岛东北部土壤氧化物、微量元素聚类分析谱系
3.2.1.2 各类土壤氧化物、微量元素特征
海南岛东北部各类土壤氧化物、微量元素特征值统计见表3.4，由表可知，不同亚类、不同母质土壤的氧化物、微量元素差别很大，母质是决定土壤元素含量的重要因素。
（1）砖红壤：砖红壤除SiO2外，其他氧化物含量都高于测区的平均值。农作物所需的N、P、Cu、Zn、Mn、B、Co、S等也高于海南岛东北部平均值，但不同土属的砖红壤微量元素差别很大。在4个砖红壤土属中，玄武岩砖红壤M n、Cu、P、N、S等元素含量最高，其次是花岗岩砖红壤，花岗岩砖红壤中含有较高的Mo，浅海沉积物砖红壤除B、Mo外，其他农作物所需的微量元素含量最低。Fe2O3含量在玄武岩砖红壤中最高，K2O含量则在花岗岩砖红壤中含量最高。砖红壤中有害元素Pb、Cd、Hg、As含量相对较高。
（2）黄色砖红壤：黄色砖红壤SiO2、K2O、MgO、CaO等高于海南岛东北部的平均值，Mn、S、B、N、P等微量元素高于海南岛东北部平均值。黄色砖红壤4个土属中，作物所需的微量元素Cu、Mn、P等在玄武岩黄色砖红壤中最高，在花岗岩砖红壤中次之，浅海沉积物黄色砖红壤除B较高外，其他农作物所需的微量元素含量最低。黄色砖红壤F、As含量高于海南岛东北部平均值。
（3）黄色赤红壤：黄色赤红壤氧化物中除Al2 O 3高于海南岛东北部平均值外，其他氧化物都低于海南岛东北部平均值，农作物所需的Mn、Zn含量相对较高，高于海南岛东北部平均值。
（4）基性岩火山灰土、火山灰石质土：这两亚类土壤具有很多相似的特点：Fe2O 3 含较高， K2O 含量低；农作物所需的Mn、Cu、Zn、Co、Mo、N、P等元素含量丰富，其平均值都高于海南岛东北部平均值，其中基性岩火山灰土是海南岛东北部作物所需元素含量最高的土壤亚类。
表3.4 海南岛东北部土壤环境层微量元素统计表
续表
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（5）酸性紫色土：该亚类土壤Fe2 O 3含量低，K2 O含量高，作物所需的Zn、B、P、N含量相对较高，均高于海南岛东北部平均值。
（6）冲积土、滨海风沙土、酸性硫酸盐土：冲积土以SiO 2高为特点，农作物所需的元素含量较低，其含量都低于海南岛东北部平均值。滨海风沙土CaO、Cl含量较高，农作物所需的元素含量较低。酸性硫酸盐土富集S、B、Cl，对农作物有益的其他元素含量低。
（7）水稻土：已采样的5亚类水稻土农作物所需的微量元素含量较高，其中M n、Co、S、B、Mo、P、N等元素含量高于海南岛东北部土壤平均值，Cu、Zn含量略低于海南岛东北部土壤平均值。对环境和植物有害的Cd、As含量略高于海南岛东北部平均值。已分析的5亚类水稻土中，潜育型水稻土作物所需的微量元素较高、较均衡，其中Mn、Co、Zn、B、Mo、P、N等元素含量都高于海南岛东北部土壤的平均值，潴育型水稻土、脱潜型水稻土植物所需的微量元素次于潜育型水稻土，渗育型水稻土、漂洗型水稻土植物所需的微量元素较低，尤其是漂洗型水稻土除B外，其他元素明显低于海南岛东北部土壤的平均值。
3.2.1.3 土壤氧化物、微量元素区域分布特征
（1）植物所需氧化物、微量元素区域分布特征：根据本区土壤氧化物、微量元素含量状况，参照土壤环境地球化学及生物效应研究成果，选择植物所需的CaO、MgO、K2O、Fe2O3、N、P、Cu、Zn、Mn、B、Mo、S、Co等组分，绘制地球化学图，以本区土壤的背景值为标准，高于背景值的为氧化物、微量元素含量丰富区，背景值范围以内的为氧化物、微量元素含量中等区，低于背景值范围的为氧化物、微量元素缺乏区。以高于背景值为标准，分别绘制了土壤氧化物高背景值综合分布图、农作物所需微量元素高背景值综合分布图（见图3.4、图3.5、图3.6）。
氧化物、微量元素具有以下分布特征：①K2O、Na2O 高背景区主要分布于土壤母质为花岗岩和砂页岩的地区，CaO、MgO 含量高背景区主要分布于母质为花岗岩、部分为砂页岩的地区及沿海地区。②Cu、Zn、Mo、CO、S等元素的分布具有相似的规律，含量高背景区主要为土壤母质为基性火山岩的地区。Mn含量较低，其含量相对高背景区的分布与上述元素相似。B含量较低，其含量高背景区与土壤及其母质关系并不十分明显，但高背景区主要分布于母质为浅海沉积物的土壤地区。③马鞍岭—潭文—龙门地区及多文—新盈地区，土壤母质为基性火山岩，Fe2O3、Mn、Mo、Zn、Co、S、N、P含量高。东南部以花岗岩母质为主的土壤分布区，K2O、Na2O、MgO、CaO含量较高，局部地区有B、Mn、Zn、S、Cu的高含量分布。东北部地区，土壤母质以浅海沉积物为主，除B含量较高外，其他作物所需的微量元素含量较低，而沿海土壤中有较高的CaO、Na2O。
（2）对植物有害的微量元素的分布特征：Hg、Cd、Pb、As、Cr、F、Se等对环境和农作物有害，Cu、Zn低了满足不了农作物的需要，太高了对农作物生长及环境有害。上述微量元素，在其地球化学图的基础上，按海南岛东北部土壤平均含量加2倍标准偏差为标准，根据各元素的浓集区的分布特征，绘出有害微量元素浓集综合分布图（见图3.7、图3.8）。上述微量元素浓集区分布具有以下特点：Cr、Cu、Pb相对集中于土壤母质为基性火山岩的分布区；F主要分布于土壤母质为花岗岩及砂页岩的分布区；Hg、As、Se分布与土壤母质的关系不密切；有害元素浓集区范围较小。
3.2.2 第二环境层微量元素特征
按土壤类型，在第二环境层采取了有代表性的样品30个，分析了对植物有益和对环境、植物有害的元素15种，元素的含量及有效态含量见表3.4中，第二环境层微量元素具有以下特征。
（1）海南岛东北部土壤中微量元素含量与第一环境层具有相似性：土壤中微量元素含量较低，但大部分元素高于第一环境层；母质为玄武岩的土壤中，Cu、Mn、Zn、Co、Ni等植物所需的微量元素相对其他土壤含量较高，Cr、Hg等对环境和植物有害的元素含量也较高。
图3.4.1 海南岛东北部土壤CaO地球化学图
图3.4.2 海南岛东北部土壤MgO地球化学图
图3.4.3 海南岛东北部土壤K2O地球化学图
图3.5 海南岛东北部第一环境层土壤有益元素高背景综合分布图
图3.6 海南岛东北部第一环境层土壤氧化物高背景综合分布图
图3.7.1 海南岛东北部土壤Hg元素地球化学图
图3.7.2 海南岛东北部土壤Pb元素地球化学图
图3.8 海南岛东北部第一环境层土壤有害元素浓集综合分布图
（2）微量元素的有效态含量较低，有效态率（有效态含量占总含量的百分比）也较低，平均为0.19%～17.17%。对植物有益的元素中，有效态率最高的是Mo（6.91%～66.25%，一般大于20%，平均17.10%）；其次是Cu（一般大于10%，平均8.33%）。对环境和植物有害的元素中， Cr、Se、As、Hg、F、Cd等元素的有效态率较低。
（3）第二环境层与第一环境层土壤微量元素及其有效态的相关系数（见表3.5）表明：除Mo、Hg和Se外，其他元素第二环境层与第一环境层含量关系极为密切，表现为向第二环境层含量增高；Mo、Co、Ni、Pb等元素第二环境层的有效态与其总含量及第一环境层的总含量关系密切。
表3.5 海南岛东北部第二环境层与第一环境层土壤微量元素及其有效态的相关系数
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