王喬林，宋云濤，王成文，彭 敏，韓 偉，周亞龍

(1.中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所，河北 廊坊 065000；2.中國地質調查局土地質量地球化學調查評價研究中心，河北 廊坊 065000；3.中國地質科學院地球表層碳-汞地球化學循環(huán)重點實驗室，河北 廊坊 065000)

0 引 言

土壤中元素含量水平直接影響農作物的生長，對農業(yè)生產布局具有指導意義，也是環(huán)境科學研究的重要基礎資料.土壤元素背景值是反映地球化學特征的基本指標，通過對特定區(qū)域進行土壤元素背景值特征研究，不僅可以為生態(tài)環(huán)境地球化學現(xiàn)狀評價、變化趨勢監(jiān)測和預警提供科學依據(jù)，還能為耕地保護與利用、土地資源科學利用提供參考資料，具有環(huán)境、農業(yè)、生態(tài)以及地方病等多學科研究價值[1-6].因此,許多國家都開展了土壤元素背景值的研究工作[7-8]，我國學者在20世紀80年代就開展了土壤元素背景值的研究工作[9]，為我國土壤背景值研究打下了堅實基礎.隨后大量學者對不同地區(qū)開展了相關研究[1-6,10-16]，特別是多目標區(qū)域地球化學調查全面實施以來，隨著分析技術的發(fā)展和測試指標的增加，獲得了土壤圈大量高精度數(shù)據(jù)信息，探討了背景值特征與成土母質、表生環(huán)境(土地利用類型、土壤理化性質、地貌地形等)以及人類生產活動之間的關系，為科學利用土壤資源提供了地球化學依據(jù)[10-20].但是以往的研究多集中于我國中東部的平原地區(qū)，針對云南省西部高原和山地景觀區(qū)土壤背景值的研究鮮有報道，僅有少量學者對錳、鈷等單元素背景值或較小的區(qū)域開展了研究[21-24].

本文依托云南省西部地區(qū)新近完成的1∶250 000土地質量地球化學調查獲得的22萬余條高精度數(shù)據(jù)，探討了表層土壤中53種元素指標的背景值特征，并利用因子分析法結合統(tǒng)計結果剖析其成因，以期為研究區(qū)資源環(huán)境評價和經濟發(fā)展規(guī)劃提供更加準確、可靠的基礎信息.

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省西南部，行政區(qū)包括保山市的隆陽區(qū)、施甸縣、昌寧縣和臨滄市的鳳慶縣與云縣(圖1)，面積約16 700 km2.研究區(qū)地處橫斷山脈滇西縱谷南端，地形以山區(qū)為主，占研究區(qū)總面積的91.79%，丘陵崗地和山間盆地占8.21%.該區(qū)屬低緯山地亞熱帶季風氣候帶，受復雜地形地貌影響形成“一山分四季，十里不同天”的立體氣候，年均氣溫14～17℃，降水豐沛，年降雨量700～2 100 mm.區(qū)內從新生代到元古代地層均有發(fā)育，其中以三疊紀地層最為發(fā)育，以瀾滄江深斷裂為界，其東以淺變質的上古生界和中生界地層為主，巖性以火山巖為主，西側發(fā)育不同時代的沉積巖、變質巖和火山巖，侵入巖以二長花崗巖為主.區(qū)內土壤按成土母巖的巖性劃分為沉積巖區(qū)、變質巖區(qū)、侵入巖區(qū)、火山巖區(qū)和松散沉積物區(qū)，其中沉積巖區(qū)分布面積最廣泛，占比56.36%，變質巖區(qū)占19.03%，侵入巖區(qū)占12.75%，火山巖區(qū)占8.69%，松散沉積物區(qū)分布面積最小，僅占3.17%.區(qū)內用地類型受地形地貌多樣性的影響，主要為林地(55.63%)和旱地(25.98%)，其次草地(6.68%)、園地(5.12%)和水田(4.31%)，建筑用地(2.28%)呈零星分布.區(qū)內土壤類型主要有紅壤、漂洗黃壤、黃色赤紅壤、黃棕壤、黃紅壤、酸性紫色土、水稻土，其中紅壤、漂洗黃壤、黃色赤紅壤分布最廣.區(qū)內礦產資源豐富，主要礦種為鉛鋅礦、銅礦和鐵礦.經濟以農、林、采礦和茶葉為主.

圖1 研究區(qū)位置圖Fig.1 Location map of study area

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 樣品采集與處理

采用雙層網格化進行樣品布設，采樣密度為1點/km2，深度為0～20 cm，采樣時去除地表落葉、雜草、礫石和根等雜物，原始樣品重量不低于1 500 g.

土壤樣品自然干燥后統(tǒng)一過10目尼龍篩，棄去樣品中的植物碎片、巖屑、原生礦物顆粒等雜物，10目以下部分用于組合分析樣.分析樣以4 km2為1個單元，將該單元內4個樣品各取50 g土壤組合混勻后送實驗室進行分析測試，共獲取表層分析樣4 172件.

2.2 樣品分析

樣品分析由中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所分析測試研究中心完成.按照多目標區(qū)域地球化學調查規(guī)范要求選擇樣品分析配套方法和分析質量監(jiān)控方案，測定了52種元素含量，同時測定了土壤理化指標pH值.通過插入國家一級標準物質監(jiān)控樣、密碼樣和重復樣等控制分析質量，統(tǒng)計表明分析數(shù)據(jù)的準確度、精密度等各項質量參數(shù)均符合規(guī)范要求，分析數(shù)據(jù)質量可靠(見表1).

表1 樣品分析方法、檢出限及分析數(shù)據(jù)合格率Tab.1 Analytical method, detection limit and analytical quality

續(xù)表1

2.3 地球化學背景值確定

遵照多目標區(qū)域地球化學調查規(guī)范要求，前人在相關研究中通常先對土壤數(shù)據(jù)頻率分布形態(tài)進行正態(tài)性檢驗，服從正態(tài)或對數(shù)正態(tài)分布的，分別用算術平均值和幾何平均值代表背景值；當不服從正態(tài)分布或對數(shù)正態(tài)分布的，則按算術平均值加減2倍或3倍標準差反復剔除，剔除后的平均值代表背景值[1-5,17-20].已有的研究表明地球化學大樣本數(shù)據(jù)的中位數(shù)不受離群極端值的影響[25-27]，具有穩(wěn)健統(tǒng)計學特征，中位數(shù)可以較好地刻畫數(shù)據(jù)組的整體含量特征[28].因此，可以利用中位數(shù)來表征地球化學背景值.統(tǒng)計檢驗表明，研究區(qū)內表層土壤中多數(shù)元素呈偏態(tài)分布，本文在數(shù)據(jù)處理過程中按數(shù)據(jù)組的平均值加減3倍標準離差反復剔除后計算其中位數(shù)，作為研究區(qū)表層土壤的地球化學背景值.各類型土壤元素背景值的確定方法與全區(qū)相同.數(shù)據(jù)統(tǒng)計利用烏魯木齊金維圖文信息科技有限公司開發(fā)的GeoIPAS軟件和Excel 2013協(xié)同完成.

3 結果與討論

3.1 全區(qū)背景值特征

表2 研究區(qū)土壤地球化學背景值統(tǒng)計表Tab.2 Characteristics of geochemical background in the whole region

續(xù)表2

續(xù)表2

從變異系數(shù)來看，原始數(shù)據(jù)中53種元素變異系數(shù)在0.12～4.29之間，Cl變異系數(shù)最大為4.29，SiO2變異系數(shù)最小僅為0.12.其中Cl、Au、Sb、Hg、Pb、CaO、Cd、As、Na2O、W和Ag變異系數(shù)大于1，顯示了土壤中這些元素指標受成土母質類型、成土作用過程以及后期人為擾動影響而空間分布很不均勻；剔除離群數(shù)據(jù)后La、Ce、Ga、Ge、Nb、Zr、SiO2、Al2O3變異系數(shù)小于0.25，分布均勻；Y、F、B等36種元素變異系數(shù)為0.25～0.5，分布比較均勻；CaO、Sb、Na2O、Br、As、I、Hg、Mn變異系數(shù)大于0.5，表明這些元素指標受成土母質成因來源差異、成土等表生作用過程以及外源組分的混入影響，空間變異性較強，存在一定的區(qū)域貧化或富集的特征.

與全國土壤地球化學背景值相比，表層土壤中鐵族元素(V、Ti、Cr、TFe2O3、Co、Ni、Mn)、親銅元素(Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg)、稀有稀土稀散元素(Rb、Ga、Ge、Tl、La、Ce、Y、Nb、Sc、Se、Be)、放射性元素(U、Th)、礦化劑和鹵族元素(F、Br、I、B、TC、N、P)、鎢鉬族元素(W、Sn、Bi、Mo)和造巖元素(Al2O3、K2O)顯示富集，表明區(qū)內多數(shù)元素含量明顯高于全國平均水平.鐵族元素和親銅元素富集主要與區(qū)內分布的鐵礦、銅礦的礦化作用有關，稀有稀散稀土元素、造巖元素和放射性元素富集受區(qū)內分布的臨滄花崗巖體影響，鎢鉬族元素富集與礦化作用有關，而區(qū)內廣泛發(fā)育的植被和充沛的降雨量是鹵族元素富集的主要因素.

研究區(qū)表層土壤中地球化學背景值明顯低于全國平均值的元素指標包括堿金屬元素Na2O、堿土金屬元素(CaO、MgO、Ba、Sr)和鹵族元素Cl，其中Cl略偏低為全國值的64%，而Na2O、CaO和Sr含量顯著低于全國表層土壤平均值(K1≤0.4)，分別為全國平均值的7%、16%和27%.區(qū)內成土母質主要為沉積巖，CaO是其重要的成土產物，但是土壤中整體偏低，已有研究表明強烈風化淋濾作用會造成Ca、Mg、Na等元素淋失[31]，研究區(qū)土壤整體呈中酸性(5.38)，并且植被較為發(fā)育、降雨量豐沛和年均氣溫較高等因素導致土壤風化淋濾強烈、成熟度較高是Ca、Mg、Na等元素顯示貧乏主要原因；Cl貧乏與表生環(huán)境下水動力作用密切相關[32]，瀾滄江和怒江橫貫研究區(qū)東西兩側，強烈的水動力作用造成Cl貧乏.

與云南省土壤背景值相比，區(qū)內堿土金屬元素(Be、MgO、CaO、Ba)、鐵族元素(Cr、Mn、TFe2O3)、造巖元素(Al2O3、K2O)、Hg、Sn強烈富集，主要受區(qū)內分布的鐵礦、鉛鋅礦和汞礦等礦床影響；Na2O、Cd、Rb和As相對富集，W、Mo、Sb、U、Ag相對貧乏，其余元素含量與云南省土壤背景值相當.

3.2 不同成土母質背景值及其成因特征

前人研究表明，土壤化學成分受控于成土母質[31]，土壤與母巖元素地球化學特征具有良好的空間耦合性.按巖性可將研究區(qū)成土母巖劃分為沉積巖、變質巖、侵入巖、火山巖和松散沉積物5大類，其對應區(qū)域的土壤元素地球化學富集系數(shù)(單類型背景值/全區(qū)背景值)見圖2.

圖2 不同成土母質區(qū)表層土壤元素富集系數(shù)Fig.2 Enrichment coefficient of surface soil elements in different parent material areas

松散沉積物區(qū)土壤中CaO、Na2O、Cu、Cd、Au、S、B、pH等8種元素指標顯示富集特征(圖3)，富集系數(shù)最大指標為CaO(2.39)，鹵族元素I和Br相對貧乏，其它元素都與全區(qū)背景值相當.松散沉積物區(qū)主要分布于水動力作用強烈的低海拔河口、河谷地區(qū)，表生環(huán)境下易溶于水的CaO和Na2O在水動力的作用下由高海拔區(qū)溶出向低海拔區(qū)遷移，在河口、河谷地區(qū)沉積而富集，而水溶性更強的鹵族元素則隨河水繼續(xù)遷移而呈現(xiàn)相對貧化；推斷Cu、Cd、Au的富集機制與陳興仁等[2]研究提出的江淮流域河流沖積物基本一致；Ca2+、Na+等鹽基離子具有中和H+、防止土壤酸化的化學性質[32]，區(qū)內廣泛分布的沉積巖在風化成壤過程中形成大量的Ca2+、Na+等鹽基離子為土壤保持中堿性提供了豐富的物質基礎，造成了松散沉積物區(qū)pH最高；S在松散沉積物區(qū)富集受流水的搬運作用和較低的海拔影響，與林才浩[3]對福建沿海土壤的研究結果一致.

圖3 研究區(qū)土壤元素含量空間分布與成土母質圖Fig.3 Spatial distribution of soil element content and parent material map in the study area

火山巖區(qū)成土母巖主要為安山巖和流紋巖等中酸性巖石和少量玄武巖與輝綠巖等基性巖石.表層土壤中多數(shù)元素背景值與全區(qū)相當，但鐵族元素Ti、MgO、TFe2O3、Co、Mn和親石元素Zn、Sc、Sr、Na2O呈現(xiàn)富集特征，顯示典型火山巖母巖的地球化學特征；僅有B呈現(xiàn)貧乏，林秋婷等[33]研究認為B易形成高揮發(fā)性、易溶于水的化合物硼酸，且其溶解度隨著溫度升高而增加，研究區(qū)雨量豐沛、較高的年均氣溫導致土壤中B溶于水發(fā)生遷移是造成其背景值較低的原因.

沉積巖區(qū)成土母巖主要為碳酸鹽巖，表層土壤中多數(shù)元素與全區(qū)背景值相當，僅有Cd、Mn、Sb和CaO相對富集(圖3)，其中CaO強烈富集(富集系數(shù)1.50)，主要由于碳酸鹽巖在成壤過程中分解釋放大量CaO所致，且其風化成壤過程中重金屬元素的富集系數(shù)明顯高于其他成土母質[34]，是沉積巖區(qū)重金屬元素Cd、Mn和Sb背景值偏高的主要原因.

侵入巖區(qū)成土母巖主要為中酸性侵入巖，土壤中稀土元素、親石元素、放射性元素和鹵族元素背景值較高，鐵族元素和易揮發(fā)元素背景值較低.前人研究表明[31,35]中酸性侵入巖富含Na2O、K2O、La、Ce、Be、Rb、Ba、Tl、I、Br、Cl、U、Th，相對貧乏B、Sb、Mn、Au、Cu、CaO、Co等元素，再加上W、Sn、Pb等礦化作用的影響，導致這些元素背景值偏高.

與全區(qū)背景值相比，變質巖成土母質的土壤中富集Sn、Mo、Se、As、Br、Bi和Sb，其余元素與區(qū)域背景值相當.已有研究表明[36]土壤中Se含量與成土母質巖性密切相關,其含量從變質巖到沉積巖與巖漿巖呈下降趨勢；區(qū)內經歷多期次構造熱液活動[37]，可能是變質巖區(qū)Sn背景值較高的原因，半金屬元素As、Sb和Bi及礦化劑元素Br富集可能與區(qū)域成礦作用相關.

母巖是表層土壤最直接的物質來源，在復雜的成土過程中既能在原地殘留形成土壤，也能在海拔高差和水動力作用下形成沖積物土壤.總體來看，沉積巖母質區(qū)土壤富集CaO和重金屬元素，火山巖母質區(qū)土壤富集鐵族元素和親石元素，侵入巖區(qū)土壤富集稀土元素、放射性元素和鹵族元素，變質巖區(qū)土壤富集半金屬元素和礦化劑元素.不同成土母質區(qū)土壤背景值特征存在顯著性差異，表明成土母質是土壤背景值的主要控制因素，同時地形地勢、溫度和降雨量等表生環(huán)境對土壤背景值特征亦有一定影響.

3.3 不同用地類型背景值及其成因特征

已有研究表明，不同用地類型會影響土壤地球化學化學組成[38].統(tǒng)計結果表明，不同用地類型土壤中元素富集系數(shù)(單類型背景值/全區(qū)背景值)存在一定的差異性(圖4).

圖4 不同用地類型表層土壤元素富集系數(shù)Fig.4 Enrichment coefficient of surface soil elements in different land use types

與全區(qū)土壤背景值相比，水田中Na2O和CaO顯示富集，I、Br和Mn相對貧乏，水田成土母質(主要為松散沉積物和碳酸鹽巖)決定了其富含Na2O和CaO，同時水田大多數(shù)時間處于淹水狀態(tài)使得土壤Eh較低，還原條件下Mn的淋溶和遷移系數(shù)較大，溶解態(tài)的Mn容易通過生物吸收或者隨著水流遷移[39]，頻繁的水動力作用導致水田中水溶性較強的I、Br和Mn溶解遷移淋失顯示貧乏；旱地中主要富集CaO和Sb，水田和旱地背景值特征與唐文春等[11]對成都平原土壤特征研究結果基本一致.

林地中多數(shù)元素含量與全區(qū)背景值一致，僅有Br顯示富集.由于林地面積占研究區(qū)總面積的56.11%，因而其土壤地球化學特征基本代表了區(qū)域土壤的整體特征.Br化學性質活潑，其在土壤中含量一般高于巖石，通常認為土壤中Br主要來源于大氣的干濕沉降，而大氣中的Br主要源于海洋的蒸發(fā)作用.成杭新等[32]研究表明中國西南地區(qū)表層土壤中Br多以吸附態(tài)形式存在，林地植被覆蓋率高，動植物殘體進入土壤后能夠為微生物活動提供良好的碳源，劇烈的微生物活動能夠提高土壤有機質的含量[40].林地中多富含有機質且海拔相對較高，因而高山阻滯和豐富的有機質以及豐沛的降雨是林地中Br富集的主要因素.

園地中Mn、CaO、Co和Sr顯示貧乏，富集元素有Pb、N、Cl、W、TC、Se、Th、U、I、Bi、Sn、Br.園地成土母質(主要為變質巖和侵入巖)多富含放射性元素、鹵族元素和W、Sn、Se；TC富集主要與園地中豐富的有機質有關；農民在經濟效益的驅動下對園地中經濟作物(主要為茶葉)的化肥投入量較大，使得園地土壤N含量較高.種植茶樹會使土壤中交換性鋁含量增加導致pH顯著降低[41]，已有研究表明土壤酸化會導致堿土金屬大量流失[19]，同時園地多位于山間坡地，地表徑流發(fā)達且植被根系較淺，推斷Mn、CaO、Co和Sr貧乏與園地較低的pH和特殊的地形地貌有關.

草地中富集CaO、MgO、Ni、Cr、Cu、Co、As、Sb、I等元素，與其成土母質主要為碳酸鹽巖有關.草地中有機質多以整體有機殘體形式進入土壤，在表層土壤腐殖質組成中胡敏酸占絕對優(yōu)勢，使得草地土壤呈中堿性[42]，已有研究表明[43]隨土壤酸堿度升高，CaO、MgO、Ni、Cu、As和Sb含量呈上升趨勢；成杭新等[32]對我國西南地區(qū)的研究表明Cr、Co高背景與碳酸鹽巖密切相關；草地多位于地勢較低的山間壩子里，土壤水分含量高，特別是豐沛的降雨使得草地Eh較低，有機質分解緩慢導致在土壤中積累，土壤中I容易被有機質吸附發(fā)生富集[19]，推斷草地中I富集與富含有機質相關.

河流用地中Hg、I、Br、Se呈現(xiàn)貧乏，而CaO、Na2O、Sr和B等元素顯示富集，表明河流的搬運作用對土壤中元素的含量有很大影響，特別是重金屬元素、鹵族元素和堿(土)金屬元素的影響明顯.河流用地多位于河谷邊地勢低洼處，季節(jié)性的降水使得水動力作用強烈，堿(土)金屬元素和鹵族元素化學性質活潑，在風化成壤過程中易于由高海拔區(qū)遷移至低海拔的河流用地周圍聚集，而水溶性更強的鹵族元素則在水動力作用下遷移至更低海拔處導致呈現(xiàn)貧乏.

建筑用地中I、Br、Mn呈現(xiàn)貧乏，富集CaO、Cd、S、B等元素.CaO易溶于水的化學性質使其在成土過程中易于遷移至低海拔區(qū)；Cd富集可能與人類的生產生活有關[43]；S和B富集與建筑用地處于較低的海拔及其氣候水文條件有關；如前文所述，I和Br貧乏主要受區(qū)域性的高山阻滯和豐沛的降雨影響[32]，導致建筑用地中含量較低.

用地類型是人類活動對土壤元素含量影響最具代表性的因素，上述討論表明不同用地類型土壤背景值的差異主要受成土母質的控制，在相同的氣候和地理條件下，土地利用方式是影響土壤中元素含量的直接因素.不同用地類型的植被、灌溉、施肥等因素的差異，會改變土壤的理化性質并影響元素的運移與轉化，造成不同用地類型土壤背景值的差異.

3.4 土壤背景值特征成因分析

因子分析是將原始數(shù)據(jù)中多項指標減少為幾個綜合指標來反應數(shù)據(jù)信息的方法.本文利用分析統(tǒng)計軟件SPSS20.0首先對表層土壤數(shù)據(jù)進行KMO和Bartlett檢驗，經驗KMO值為0.893>0.5，顯著性水平(sig.)為0<0.05，表明原始數(shù)據(jù)適宜進行因子分析[44].由于初始因子之間的整體關聯(lián)性較強，對因子分析的結果采用最大方差旋轉的正交因子載荷矩陣進行剖析可使各原始變量的系數(shù)具有明顯的差異，從而更好地揭示土壤地球化學信息的內在聯(lián)系[45].在分析區(qū)內表層土壤含量特征值的方差累計貢獻率(表3)基礎上，本次研究截取特征值大于1的10個主因子作為研究對象，其表達的信息量占總信息量的83.51%，基本能夠反映研究區(qū)表層土壤的主要地球化學特征.

表3 因子分析正交旋轉因子載荷矩陣和特征值與累積方差貢獻率Tab.3 Orthogonal rotation factor load matrix, eigenvalue and cumulative variance contribution rate of factor analysis

續(xù)表3

因子F1占總變量方差的22.96%，在所有因子中所占比例最高，其中稀有稀散稀土元素(Rb、Tl、Be、Ga、La、Ce、Y)、放射性元素(U、Th)、鎢鉬族元素(W、Sn、Bi)、造巖元素(K2O、Al2O3)、親銅元素(Pb)和礦鹵族元素(F)占有較高的載荷.這些元素主要與中酸性侵入巖的風化作用相關，該因子可視為中酸性侵入巖成土作用因子.

因子F2占總變量方差的18.30%，其中TFe2O3、Cu、V、Co、Cr、Ti、Ni、Sc、Zn和SiO2具有較高的載荷，鐵族元素具有親鐵、親硫和親氧的地球化學性質，其主要來源于深部地殼或地幔，成土過程中一般以次生礦物的形式分布于母巖周圍有限范圍內，表生作用下易于整體遷移[45].稀散元素Sc化學性質穩(wěn)定，表生作用下難于遷移.表生遷移活動性弱的稀散元素和鐵族元素主要反映了成土母巖的地球化學特征.SiO2與鐵族元素呈負相關，主要與土壤礦物組成及其決定的常量組分，以及分析測試數(shù)據(jù)的閉合性有關.該因子可視為中基性成土母巖成土作用因子.

因子F3占總變量方差的11.28%，其中TC、N、S、P、Hg、Br、I占有較高的載荷，為典型的生命元素組合因子.研究區(qū)內大量分布林木和茶樹，對這些元素的富集提供了良好條件.研究區(qū)以山地丘陵地貌為主，植被發(fā)育、覆蓋率高，根系生長、枝葉殘落等生物地球化學循環(huán)過程與累積作用強烈，為該組元素的富集提供了良好條件.

因子F4占總變量方差的10.06%，其中CaO、Se和pH占有較高載荷.研究區(qū)土壤整體呈中酸性，碳酸鹽巖在富含CO2的雨水作用下發(fā)生化學溶蝕[32]造成CaO在表層土壤富集；Se的富集與碳酸鹽巖密切相關.該因子可視為碳酸鹽巖風化成土作用因子.

因子F5中As、Sb、Au、Ag占有較高載荷，其占總變量方差的5.13%.該組元素為典型的親銅元素組合，與中低溫成礦作用關系密切；由于化肥中通常含有較高含量的As和Sb，研究區(qū)內茶園和農田大量使用化肥可能也是As和Sb在表層土壤富集的原因.該因子可視為中低溫礦化作用和農業(yè)活動復合因子.

因子F6占總變量方差的4.60%，其中Li和B占有較高載荷.研究區(qū)分布大量黏性土壤，而Li和B在表生作用下容易被黏土礦物吸附富集[46].該因子反映了黏土物理化學吸附作用的元素組合特征.

因子F7中Na2O、Ba和Cl占有較高載荷，其占總變量方差的3.58%.Na2O的富集與下滲水的淋濾作用相關[41]，堿土金屬Ba和鹵族元素Cl富集與碳酸鹽巖的風化相關[47].該因子可視為碳酸鹽巖風化和淋濾作用因子.

因子F8占總變量方差的3.04%，其中Mn和Zn占有較高載荷.該組元素富集主要與區(qū)內分布的鉛鋅礦和鐵礦有關，代表了礦冶活動作用因子.

因子F9占總變量方差的2.58%，鹵族元素Br和I占有較高載荷.I和Br富集主要受區(qū)域性的高山阻滯和豐沛的降雨影響[32]，反映了特定地形地貌和氣候條件下元素的組合特征.

因子F10占總變量方差的1.98%，僅有Sr占有較高載荷.堿土金屬Sr富集通常與碳酸鹽巖的風化有關[43]，主要反映了碳酸鹽巖風化作用的元素組合特征.

因子分析的目的不僅是找出影響因子，更重要的是研究其代表的成因意義.研究區(qū)位于西南三江特提斯構造帶，地質背景復雜且伴隨著多期次的熱液成礦作用，導致了區(qū)內巖石復雜多變.成土母巖是表層土壤最直接的物質來源，如前文所述不同成土母巖的差異控制了土壤背景值的富集貧化特征，同時不同用地類型對土壤背景值亦有一定程度的影響.因子分析結果顯示10個因子占總變量方差的83.51%，其中與母巖風化有關的因子多達5個，累積方差貢獻率高達56.88%，其代表了不同巖性母巖風化成壤作用的元素組合特征，表明母巖的風化成壤作用是土壤元素背景值的主要控制因素；因子F3、F6和F9主要反映了生物富集作用、黏土的吸附作用和地形地貌等自然地理因素對背景值的影響，累積方差貢獻率為18.46%；因子F5和F8主要反映了工礦業(yè)和農業(yè)等人類活動對背景值的影響，累積方差貢獻率為8.17%，表明生物富集作用和人類活動等因素也在一定程度上影響著土壤中元素的背景值特征.

4 結 論

1)與全國和云南省表層土壤元素含量相比較，云南省西部地區(qū)多數(shù)元素背景值高于全國水平但與云南省土壤背景值差別不大.研究區(qū)內重金屬元素(As、Hg、Cr)、鐵族元素(TFe2O3、Mn)、造巖元素(Al2O3、K2O)、Sn和Rb含量明顯高于全國和云南省背景值；鎢鉬族元素(W、Mo)、Sb、U含量高于全國水平但低于云南省背景值；CaO、MgO、Na2O含量低于全國水平但高于云南省背景值；Be、Ba、Cd含量與全國水平相當?shù)哂谠颇鲜”尘爸?；重金屬元?Cu、Ni、Pb、Zn)、鹵族元素(I、Br)、鐵族元素(Co、V、Ti)、稀有稀散稀土元素(La、Ce、Y、Ga、Se、Tl、Sc)、Th、Bi、B含量高于全國水平但與云南省背景值相當.

2)不同成土母質區(qū)和不同用地類型背景值特征顯示，成土母質是表層土壤元素地球化學背景值的主要控制因素，用地類型對背景值亦有一定的影響.

3)在摸清表層土壤背景值特征基礎上，采用因子分析法對表層土壤元素地球化學特征成因研究表明，成土母巖母質類型、風化淋濾等成土作用、生物地球化學循環(huán)與富集作用、黏土物理化學吸附作用和人類生產活動共同影響著研究區(qū)表層土壤地球化學背景值特征.