海南岛玄武岩发育土壤的矿物和痕量元素特征与大气物源贡献

土壤是地球圈层系统相互作用的产物，也是联系生态系统生物地球化学循环的重要纽带。传统土壤发生学指出矿物风化是土壤中矿质元素的主要来源，而大气降尘对土壤物源的贡献经常被忽视，在我国的相关研究比较薄弱。本研究拟在我国热带地区海南岛选择具有代表性的不同风化程度玄武岩发育的土壤，采用土壤发生学和地球化学研究方法，按照发生层并结合表层的高密度采样，系统研究土壤的元素、同位素和矿物学特征和发生演变规律。通过系统对比剖面中的常量元素、石英和痕量元素Zr、Hf、Nb、稀土元素等，以及Sr、Rb、Pb等的含量和同位素值，并结合降尘、植物中的相应同位素值，揭示大气沉降对土壤发生发育的影响，进一步了解热带高度风化地区不同年龄玄武岩发育土壤的特点和多元特征，以及降尘对不同发育程度土壤的相对贡献，为理解我国热带地区土壤的发生演化过程提供更全面的认识。

本项目研究了大气沉降对我国热带地区土壤的地球化学特征、土壤发生演化特征的影响和土壤物源的贡献问题。首先通过在海南岛选取具有代表性的不同风化程度玄武岩发育的土壤，构成的一个成土时间序列，按照发生层并结合表层的高密度采样，通过土壤常规理化指标、地球化学分析和Sr、Nd同位素指纹方法，系统研究土壤的元素、同位素特征和发生演变规律。通过系统对比剖面中的常量元素和痕量元素，表明研究区域土壤经历了强烈的化学风化作用，土壤发育过程中同时还受到生物归还作用的影响。Sr、Nd同位素特征的研究表明，以大气降尘形式持续添加的新物质对该地区土壤有着深远影响，反映了海南岛土壤同时受到来自玄武岩母岩和陆源大气沉降的影响，是二者共同作用的产物。另外，根据元素质量平衡原理，结合土壤剖面各层次的厚度、容重和烧失量（LOI）等物理化学属性以及玄武岩端元和陆源大气降尘端元的Nd同位素值，计算出具有不同发育时间的各个土壤剖面来自大气降尘的物源贡献率和接收的大气沉降量，揭示了大气沉降对土壤发生发育的影响程度，进一步明确热带高度风化地区不同年龄玄武岩发育土壤的特点和多元特征，以及降尘对不同发育程度土壤的相对贡献。研究表明来自西北地区的大陆物源降尘对我国热带地区土壤发育和生态环境产生显著影响，研究结果为我国热带地区土壤的发生演化过程提供了更全面的认识，同时也增进了对西北季风传播路线的认知。