中国南海领域总面积约210万km²，南海诸岛包括东沙群岛、西沙群岛、中沙群岛和南沙群岛，其中，西沙群岛分为永乐群岛和宣德群岛2个群岛，有22个岛屿，7个沙洲，陆地总面积约10 km²，在南海诸岛中土壤资源最为丰富，但由于岛小土少，因此其土壤资源尤为稀缺和珍贵。

中国对南海岛屿土壤资源的调查一直没有间断^[1]，早在1947年，中华民国经济部中央地质调查所的陆发熹和席连之^[2-3]分别登上了西沙群岛的永兴岛、石岛、东岛和南沙群岛的太平岛开展了土壤调查，并初步建立了南沙系、长岛系、太平岛系、林岛系和永兴岛系5个土系。1974年，我国对西沙群岛自然资源进行了系统的调查研究^[4-5]，中国科学院南京土壤研究所龚子同、蒋柏藩、张绍德、吴志东和王振荣等^[5]在西沙群岛的永兴岛、石岛、珊瑚岛、金银岛、琛航岛、晋卿岛和赵述岛等9个岛屿开展了为期两个月的土壤调查，对岛上土壤的成土环境、成土过程、剖面形态与理化性质进行了系统详细的研究，并将岛上富磷高钙的土壤首次命名为“磷质石灰土”，该土名被第二次土壤普查和教科书广泛采用。之后中国又开展了南沙群岛及其邻近海域自然地理的考察和研究^[6]，南海岛屿土壤研究的报道也不断出现^[7-16]。

依据已有的研究报道^{[4-5, 10]}，南海岛屿土壤的主要成土过程包括有机质积累和分解、盐渍和脱盐以及磷的富集与淋溶，其土壤特点主要是砂性重，砂粒主要是磨圆度很小的珊瑚砂和贝壳屑；黏土矿物以水云母为主，pH8.5左右，磷(P₂O₅)最高可达250 g·kg^-1，碳酸钙相当物含量在30%~90%。在中国土壤系统分类上属于均腐土、雏形土、盐成土和新成土^[17]。

但迄今基于中国土壤系统分类的南海岛屿土壤定量研究开展的较少，标准化土系建设不足，主要表现在一是20世纪40年代建立的5个土系缺乏影像资料和系统的理化性质信息支撑^[2-3]，二是近年完成的海南土系调查成果^[18]未建南海岛屿的土系。土系是土壤系统分类的最基层单元，是土壤的“全息身份证”，其信息直接服务于各类相关科学研究和生产实践。为此，为弥补这一缺憾，本研究于2020年对西沙群岛开展了系统的土壤调查，旨在在现有土壤系统分类归属的基础上，建立规范的土系，为南海岛屿土地资源可持续利用及生态环境保护提供基础信息。

1 材料与方法 1.1 成土环境概况

鉴于西沙群岛土壤的成土因素已有文献进行了详细报道^{[4-5, 10]}，西沙群岛属热带海洋性气候，高温多雨，无四季之分，年均日照时数为2 901 h，气温26.5℃，降雨量约为1 497 mm。岛礁海拔介于2.5~10 m，成土母质主要来自死亡的珊瑚和贝壳，兼有枯枝落叶和鸟粪；岛上活动鸟类有60余种，以红脚鲣鸟最多；植物有200余种，主要建群植物乔木有抗风桐(Pisonia grandis R. Br.)、海岸桐(Guettardaspeciosa L.)、海棠果(琼崖海棠、红厚壳)(Calophylluminophyllum L.)等。灌木有银毛树(Messerschmidiaargentia(L. f.)Johnst.)、草海桐(Scaevola sericea Vahl)、海巴戟(Morindacitrifolia L.)、水芫花(Pemphisacidula J. R. et Forst.)等。草本植物有锥穗纯叶草(Stenotaphrumsubulatum Trin)、厚藤(马鞍藤)(Ipomoea pes-caprae (L.)Sweet)、海马齿(Sesuviumportulacastrum L.)等。此外，还有大量的栽培植物，主要是椰子(Cocos nucifera L.)、木麻黄(Casuarina equisetifolia Forst.)以及各种蔬菜。

1.2 调查、采样与测定方法

依据2009、2015和2018年对西沙群岛的土壤考察结果，2020年对13个岛礁进行了土壤调查，并在6个岛礁上合计确定了7个典型土壤样点，其中宣德群岛的永兴岛、赵述岛、北岛、南沙洲以及永乐群岛的晋卿岛各1个样点，永乐群岛的甘泉岛2个样点(表 1和图 1)。

依据野外土壤调查标准程序^[19]，在每个样点位置挖掘土壤剖面，观察记录经纬度、成土因素信息和剖面形态特征，划分发生层并采集发生层土样。其中土壤颜色的确定依据《中国土壤标准色卡》^[20]。

采集的发生层土样在室内经自然风干、去杂和研磨过不同孔径筛后，用于土壤理化属性的测定^[21]，其中，颗粒组成采用吸管法测定；pH采用电位法测定；有机碳采用重铬酸钾外加热法测定；全磷采用钼锑抗比色法测定；CEC采用乙酸铵(pH 7.0)-EDTA交换法测定。

1.3 土壤类型鉴定和土系建立方法

土壤系统分类高级单元(土纲-亚纲-土类-亚类)的确定依据《中国土壤系统分类检索(第三版)》^[22]，基层单元的土族划分和土系建立依据“中国土壤系统分类土族和土系划分标准”^[23]。

2 结果 2.1 土壤剖面形态与物理性质

图 2和表 2分别为7个土壤剖面的照片和形态特征及物理性质。

GQ-01(甘泉岛)和JQ-01(晋卿岛)剖面土体构型为A-B-C，其余剖面土体构型为A-C。A层厚度介于10~20 cm，为弱发育的松散团粒状结构或稍紧实的小块状结构，B层厚度介于20~40 cm，为弱发育的稍紧实小块状结构。

不同剖面色调有所差异，BD-01、GQ-01和GQ-02剖面为2.5Y，YX-01和NSZ-01剖面为7.5YR，ZS-01和JQ-01剖面为10YR。YX-01和ZS-0剖面的0~20 cm土层颜色偏暗，干态明度为4，润态明度为3，彩度均为1。

土体中可见大量的珊瑚残体或珊瑚砂、贝壳残体或贝壳碎屑，其中，YX-01、JQ-01和GQ-01剖面主要是小的珊瑚砂、残体和贝壳屑(< 2 mm)，体积占20%~40%，其余剖面主要是大的珊瑚残体和贝壳残体(≥2 mm)，体积占50%~90%。

7个剖面的细土(< 2 mm)组成主要是砂粒(>0.05 mm)，占细土总量的71.9%~99.3%，细土质地主要为砂土，其次为壤质砂土和砂质壤土。

用10%稀盐酸测试石灰反应表明，7个剖面的各层次均有强烈的石灰反应，表明均有石灰性，且石灰反应越向下越强，一定程度上表明了碳酸钙含量向下越来越高。

2.2 土壤剖面化学性质

表 3为7个剖面有关的土壤化学性质。pH较高，介于8.0~9.6，所有剖面的每个层次均具有强烈的石灰反应。除南沙洲(NSZ)剖面的pH呈现随深度增加而降低的趋势外，其余剖面的pH变化复杂不规则，无递增或递减的趋势。

甘泉岛GQ-02剖面无植被覆盖，其表层有机碳很低，仅为1.45 g·kg^-1。其余剖面均有植被覆盖，A层有机碳含量较高，介于12.24~77.40 g·kg^-1。此外，观察到植被物种越多，其乔灌草立体结构越好，地表枯枝落叶层也越厚，表层有机碳含量就越高，如YX-01、ZS-01和GQ-01剖面。就有机碳随深度变化的趋势来看，除GQ-02剖面外，其他剖面有机碳由表层向下均表现出陡降的特点。

GQ-02剖面地表和表层土中未观察到鸟粪残留，其全磷很低，仅为0.39 g·kg^-1。其他剖面地表和表层均观察到鸟粪残留，其全磷(P)含量较高，介于22.11~99.05 g·kg^-1。与有机碳随深度变化的趋势一致，除GQ-02剖面外，其他剖面全磷由表层向下均也表现出陡降的特点。

CEC的剖面分布特点与有机碳类似，表层明显高于下部层次，且随深度增加也出现陡降的特点。此外，可溶性盐含量不高，均低于5.5 g·kg^-1，且大致存在随深度增加而升高的趋势。

2.3 诊断层、诊断特性与系统分类高级单元

7个剖面的诊断层包括暗沃表层、淡薄表层和雏形层，诊断特性包括湿润土壤水分状况、高热土壤温度状况、珊瑚砂岩性特征和富磷特性(表 4)。

(1) 诊断层。YX-01和ZS-01剖面表层厚度，也是土体厚度(A+B)，为20 cm(>18 cm)，干态和润态明度分别为4(< 5.5)和3(< 3.5)，彩度均为1(< 3.5)，符合暗沃表层的要求^[22]。其余剖面的表层干态和润态的明度介于5~8，为淡薄表层^[22]。JQ-01剖面的10~30 cm和GQ-01剖面的20~60 cm土层，为弱发育的稍紧实小块状结构，细土(< 2 mm)体积占60%~70%，为雏形层^[22]，其余剖面A层之下即为母质，无雏形层。不同剖面的各层次均有剧烈石灰反应，无钙积层^[22]。不同剖面各层含盐量较低，最高仅为5.2 g·kg^-1(< 10 g·kg^-1)，无盐积层^[22]。

(2) 诊断特性。7个剖面由土表至100 cm范围内，≥2 mm的物质为珊瑚残体、粗珊瑚砂和贝壳残体等，< 2 mm物质为细珊瑚砂和贝壳细屑，均富含碳酸钙相当物^{[5, 15]}，均具有珊瑚砂岩性特征^[22]。由鸟粪分解释放的磷酸盐与来自珊瑚和贝壳中的钙结合在土壤中富集。除GQ-02剖面外，其余6个剖面的表层全磷含量介于22.11~99.05 g·kg^-1(≥15 g·kg^-1)，加之前文提到石灰反应向下越来越强，表明具有富磷特性^[22]。GQ-02表层全磷含量仅为0.39 g·kg^-1，不符合富磷现象(全磷>1.5 g·kg^-1)，但符合钙碳酸盐岩性特征中的珊瑚砂岩性特征^[22]。

(3) 土壤系统分类高级单元归属。按上述诊断层和诊断特性信息，依次进行土壤系统分类检索^[22]，确定JQ-01和GQ-01剖面为磷质钙质湿润雏形土亚类，YX-01、ZS-01、BD-01和NSZ-01剖面为磷质湿润正常新成土亚类，GQ-02剖面为钙质湿润正常新成土亚类。

2.4 土族划分与土系设定

(1) 土族划分。根据中国土壤系统分类基层单元土族和土系的划分标准^[23]，由于7个样点土体中均未出现石质接触面或障碍层，因此土族控制层段均为25~100 cm，土系的控制层段均为0~150 cm^[23]。7个剖面的细土通体砂粒(0.05~2 mm)含量介于72.5%~98.8%(≥55%)，为砂质；YX-01、JQ-01和GQ-01剖面通体岩屑(>2 mm的物质)体积介于30%~40%，其土族控制层段的颗粒大小级别为粗骨砂质，ZS-01、BD-01、NSZ-01和GQ-01剖面表层之下土体中岩屑(>2 mm)体积在80%以上(≥75%)，其土族控制层段的颗粒大小级别为粗骨质。7个剖面所有土层pH介于7.1~9.8，有剧烈石灰反应，为石灰性。依据适用于所有颗粒大小级别的矿物学类别^[23]，考虑到7个剖面的物质来源为富含碳酸盐的死亡珊瑚和贝壳，碳酸盐含量很高^{[4-5, 15]}，可满足碳酸盐矿物类型的要求(碳酸盐类矿物≥26%)^[23]。西沙群岛年均气温为26.5℃，其50 cm深度土壤温度为高热(>23℃)。由此确定JQ-01和GQ-01剖面均属粗骨砂质碳酸盐型高热性-磷质钙质湿润雏形土土族，YX-01剖面为粗骨砂质碳酸盐型高热性-磷质湿润正常新成土土族，ZS-01、NSZ-01和BD-01剖面为粗骨质碳酸盐型高热性-磷质湿润正常新成土土族，GQ-02剖面为粗骨质碳酸盐型高热性-钙质湿润正常新成土土族(表 5)。

(2) 土系设定。粗骨砂质碳酸盐型高热性-磷质钙质湿润雏形土土族包括2个剖面(JQ-01和GQ-01)，考虑到JQ-01剖面通体质地为砂土，而GQ-01剖面质地构型为壤质砂土-砂土，将其分别划分晋卿岛系和甘泉岛系。粗骨砂质碳酸盐型高热性-磷质湿润正常新成土土族现仅有1个剖面(YX-01)，划分永兴岛系。粗骨质碳酸盐型高热性-磷质湿润正常新成土土族包括ZS-01、NSZ-01和BD-01剖面共3个剖面，其中ZS-01剖面具有暗沃表层，NSZ-01和BD-01剖面为淡薄表层，故将ZS-01剖面划分赵述岛系；NSZ-01和BD-01剖面分布于蝶形盆地，有植被覆盖，淡薄表层，通体质地为砂土，难于区分，暂统定为南沙洲系(之所以不用北岛系，是因为考虑到北岛命名的地方很多)。粗骨质碳酸盐型高热性-钙质湿润正常新成土土族中现仅有1个剖面(GQ-02)，划为甘泉堤系(因前文已有甘泉岛系，故这里按样点所处的海堤命名土系)。

(3) 土系特征简述。晋卿岛系、甘泉岛系、永兴岛系、赵述岛系和南沙州系分布于海岛中的蝶形洼地，其形成时间相对较久，环境也较稳定，地形有利于降雨和物质的蓄积以及植被生长，因此多有茂密的植被，为鸟类的栖息地，枯枝落叶和鸟粪积累较多，因此其土体中有机碳和磷的含量较高。甘泉堤系分布在海岛四周的裸露海堤部位，无植被，栖息的鸟类也甚少，土体主要由≥2mm的粗珊瑚残体和贝壳残体组成，仅表层有少量 < 2 mm的珊瑚砂或贝壳细屑(30%左右)，成土年龄最短，土壤发育最弱，由于缺乏植被和鸟粪，其土体的有机碳和磷含量极低，CEC也极低。

3 讨论

由于南海中的岛礁均很小，本研究仅在每个岛礁中的蝶形洼地大致中心位置确定了1个样点以建立本岛礁的代表性土系，考虑所有岛礁海堤位置的土壤差异甚小，仅在面积较大、海堤较长、且人为影响较小的甘泉岛海堤上确定了1个样点。此外，对于南海岛礁的盐成土和砂质新成土^[15]，在本次研究中发现其面积太小，故未设置样点。

本次土系命名遵循土系命名规则^[23]，以典型样点所在的岛礁名称命名，其中的永兴岛系是继承已建土系的名称^[2-3]，这也是体现了对前辈的敬意。本研究为之补充了影像和基本理化性质信息。本研究进一步表明，7个剖面均包括有机质积累与分解、盐渍与脱盐过程，而除甘泉堤系外，其余6个剖面还存在磷的富集与淋溶过程。鉴于西沙群岛土壤的成土过程和相关发生层的形成机理已有文献进行了详细报道^{[4-5, 10]}，本文就不再累述。

为便于与历史资料对比，下面列出了文献[4]和文献[5]中典型土壤剖面信息(化学性质见表 6)。

(1) 硬盘磷质石灰土。编号W7-土2，位于东岛旧灯塔N15°W约800 m，麻疯桐林中，下有草海桐和海岸桐，地表覆以禾本科的锥穗纯叶草，有白色新鲜鸟粪，母质为珊瑚灰岩粗砾。剖面形态如下：

从剖面描述和表 6中化学性质来看，该剖面在中国土壤系统分类中为磷质钙质湿润雏形土亚类^[22]，但为突出“磷磐”的存在以有别于现有的磷质钙质湿润雏形土亚类，建议新增“M5.2.1磷磐钙质湿润雏形土”亚类，定义为“钙质湿润雏形土中在矿质土表至125 cm范围内有磷磐(≥10 cm)”，其他亚类依次顺延。但本研究调查的剖面中均没有发现磷盘，应是由于历史原因，磷磐被开采主要用作肥料。

(2) 普通磷质石灰土。剖面编号为W6-土2，位于永兴岛信号台N55°E300 m麻疯桐林下，为硬盘磷质石灰土采掘后演变而来，剖面形态上没有B_p层，土体中磷含量也相应较低。依据简单的剖面描述信息和表 6中对应的理化性质来看，该剖面在中国土壤系统分类中应为磷质钙质湿润雏形土亚类^[22]。与本研究的JQ-01和GQ-01剖面类似。

(3) 粗骨磷质石灰土。剖面编号为W12-土2，位于琛航岛，草海桐灌丛下，土层浅薄，一般20 cm以下即为粗大的珊瑚灰岩碎块或珊瑚贝壳残体，20 cm以上的土层也多石砾。依据简单的剖面描述信息和表 6中对应的理化性质来看，该剖面在中国土壤系统分类中应为磷质湿润正常新成土亚类^[22]。与本研究的ZS-01、BD-01和NSZ-01剖面大致类似。

(4) 幼年磷质石灰土。剖面编号为W6-土5，距永兴岛三沙市政府大楼S37°E约450 m，据海平面24.7 m，以盐地鼠尾草为主的禾本科草类，珊瑚贝壳碎屑砂母质，有机质含量低，有机质层浅薄，向下很快过渡至母质。剖面形态如下：

依据剖面描述信息和表 6中对应的理化性质来看，该剖面在中国土壤系统分类中应为磷质湿润正常新成土亚类^[22]。与本研究的GQ-2剖面大致类似。

此外，文献[4]和文献[5]中还有潜育磷质石灰土、耕种磷质石灰土、盐渍磷质石灰土、滨海盐土的信息，由于本研究没有调查相应的剖面信息，故这里不再列出。

与有关历史资料相比，本研究没有发现富磷岩性均腐土^{[15, 24]}。据历史资料表明，此类土壤上部有机质含量高的暗色土层(包括腐殖质土层A和其下的鸟粪磷矿层B)厚度最高可达58 cm^{[4, 5]}。由于岛礁面积甚小，本研究中YX-01和ZS-01剖面样点，其位置与富磷岩性均腐土的历史样点^[4-5]基本一致，但本研究发现，虽然其现在仍有暗色土层，但其厚度仅为20 cm左右，紧邻其下的土层有机碳含量明显低于表层，分别减少了92.6%和47.1%，属于锐减，因此不是均腐殖质特性要求的“逐渐减少”。造成这一变化的根本原因在于后来强烈的人类活动(如鸟类受扰飞离而失去了鸟粪补充、原枯枝落叶层和暗色土层作为好土或磷肥资源被剥离它用)，此外，也与当地高温高湿环境下土壤腐殖质的快速矿化分解有关。这也警示南海岛屿建设过程中，应尽可能少扰动植被生长和鸟类活动，切实注意保护稀缺珍贵的土壤资源。

4 结论

本研究通过对西沙群岛13个岛礁上土壤的系统调查，确定了晋卿岛、甘泉岛、永兴岛、赵述岛、南沙洲和北岛7个典型样点的土壤系统分类归属，其中2个样点属于磷质钙质湿润雏形土亚类，4个样点属于磷质湿润正常新成土亚类，1个样点属于钙质湿润正常新成土亚类；在此基础上，划分出4个土族，建立晋卿岛系、甘泉岛系、永兴岛系、赵述岛系、南沙洲系和甘泉堤系6个土系，为我国土系清单提供了重要的类型和区域补充。