云南省西部地區(qū)土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值特征及成因分析

王喬林，宋云濤，呂許朋，彭 敏，周亞龍，韓 偉，王成文

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北 廊坊 065000；2.中國地質(zhì)調(diào)查局 土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)研究中心，河北 廊坊 065000；3.中國地質(zhì)科學(xué)院 地球表層碳-汞地球化學(xué)循環(huán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 廊坊 065000;4.云南地質(zhì)調(diào)查院，云南 昆明 650216)

0 引 言

土壤是陸地生物生活的基礎(chǔ)物質(zhì)，是維系陸地生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的重要環(huán)節(jié)[1-2]。土壤圈處于相互關(guān)聯(lián)的地球系統(tǒng)之中，記錄和保存了巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈的大量信息[3]。土壤元素地球化學(xué)基準(zhǔn)值研究是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作，可以為生態(tài)環(huán)境地球化學(xué)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)、變化趨勢(shì)監(jiān)測(cè)與預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)，為土地質(zhì)量評(píng)估、耕地保護(hù)利用、土地資源合理規(guī)劃提供參考資料，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃具有重要意義[4-6]。近30年來眾多學(xué)者開展了相關(guān)研究工作[7-14]，雖然不同學(xué)者對(duì)地球化學(xué)基準(zhǔn)值的科學(xué)內(nèi)涵及其表述還不完全一致，但一般是指地球表層環(huán)境介質(zhì)中特定時(shí)間點(diǎn)某個(gè)元素或化合物的實(shí)際含量。它既包括自然背景濃度，也包括人類活動(dòng)成因?qū)е碌臄U(kuò)散濃度的貢獻(xiàn)[15-19]。

隨著近代分析方法技術(shù)的發(fā)展、測(cè)試指標(biāo)的不斷增加，尤其是多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查全面實(shí)施以來，取得了大量的調(diào)查研究成果[4-12]，但是已有研究多集中于我國中東部平原區(qū)，針對(duì)云南省西部高原和山地景觀區(qū)土壤基準(zhǔn)值的研究鮮有報(bào)道。本文依托云南省西部地區(qū)新近完成的1:250 000土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查獲得的近6萬條高精度數(shù)據(jù)，探討了深層土壤中52種元素的地球化學(xué)基準(zhǔn)值特征，并利用因子分析法結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果剖析其成因，以期為研究區(qū)資源環(huán)境評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃提供準(zhǔn)確、可靠的基礎(chǔ)信息。

1 材料與方法

1.1 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和云縣，國土面積約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(fēng)氣候帶，受復(fù)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(nèi)從新生代到元古代地層均有發(fā)育(圖1)，其中以三疊紀(jì)地層最為發(fā)育，以瀾滄江深斷裂為界，其東以淺變質(zhì)的上古生界和中生界地層為主，巖性以火山巖為主，西側(cè)發(fā)育不同時(shí)代的沉積巖、變質(zhì)巖和火山巖，侵入巖以二長花崗巖為主。區(qū)內(nèi)土壤按成土母巖的巖性劃分為沉積巖區(qū)、變質(zhì)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(zhì)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，占3.17%。區(qū)內(nèi)用地類型受地形地貌多樣性的影響(圖2)，主要為林地(55.63%)和旱地(25.98%)，其次為草地(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(nèi)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(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，主要礦種為鉛鋅礦、銅礦和鐵礦。經(jīng)濟(jì)以農(nóng)、林、采礦和茶葉為主。

圖1 研究區(qū)巖性及礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖(據(jù)云南省1:100萬地質(zhì)圖修改)

圖2 研究區(qū)用地類型簡(jiǎn)圖

1.2 樣品采集與分析

采用雙層網(wǎng)格方式進(jìn)行樣品布設(shè)，以1原始樣/4 km2密度采集樣品，采樣點(diǎn)盡量部署在每個(gè)采樣單元的中心點(diǎn)附近，同時(shí)盡量避免人為污染因素，采樣深度為120～180 cm。

采集的土壤樣品經(jīng)自然干燥后，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，充分混勻，取10目以下部分用于分析樣組合。組合分析樣以16 km2為1個(gè)單元，將該單元內(nèi)4個(gè)樣品各取50 g土壤組合混勻后送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析測(cè)試，共獲取深層土壤分析樣1 093件。

樣品分析由中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心實(shí)驗(yàn)室完成，按照《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》[20]要求選擇樣品分析配套方法和質(zhì)量監(jiān)控方案，測(cè)定了52種元素含量。統(tǒng)計(jì)表明，分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度、精密度等各項(xiàng)質(zhì)量參數(shù)均符合規(guī)范要求，分析數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。

1.3 地球化學(xué)基準(zhǔn)值確定

遵照多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范要求，前人在相關(guān)研究中通常先對(duì)土壤數(shù)據(jù)頻率分布形態(tài)進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)，當(dāng)服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布時(shí)，分別以算術(shù)平均值和幾何平均值代表基準(zhǔn)值；當(dāng)不服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布時(shí)，則按算術(shù)平均值加減2倍或3倍標(biāo)準(zhǔn)差反復(fù)剔除離群數(shù)據(jù)，剔除后的平均值代表基準(zhǔn)值[5-11]。已有研究表明，地球化學(xué)大樣本數(shù)據(jù)的中位數(shù)基本不受離群極端值的影響[19]，具有穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)學(xué)特性，中位數(shù)可以較好地刻畫數(shù)據(jù)組的總體含量特征[21]，因此，可以利用中位數(shù)來表征地球化學(xué)基準(zhǔn)值。統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)表明，研究區(qū)深層土壤中多數(shù)元素呈偏態(tài)分布。本文數(shù)據(jù)處理過程為：首先計(jì)算研究區(qū)深層土壤元素含量的平均值X1，標(biāo)準(zhǔn)離差S1，按平均值加減3倍標(biāo)準(zhǔn)離差反復(fù)剔除離群數(shù)據(jù)后，計(jì)算中位數(shù)，作為研究區(qū)土壤元素地球化學(xué)基準(zhǔn)值。各類型土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值的確定方法與全區(qū)相同。

2 結(jié)果與討論

2.1 全區(qū)土壤基準(zhǔn)值特征

研究區(qū)深層土壤中52種元素地球化學(xué)基準(zhǔn)值見表2。表中X1、CV1和X2、CV2分別代表剔除離群數(shù)據(jù)前后的平均值和變異系數(shù)，Xmin和Xmax為原始數(shù)據(jù)未剔除利群數(shù)據(jù)前的最小值和最大值，基準(zhǔn)值為研究區(qū)深層土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值，富集系數(shù)K為研究區(qū)元素基準(zhǔn)值/全國土壤基準(zhǔn)值[22]的值。

表2 全區(qū)土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值特征表

從變異系數(shù)來看，原始數(shù)據(jù)中52種元素變異系數(shù)在0.13～2.5之間，Pb變異系數(shù)最大為2.5，SiO2變異系數(shù)最小僅為0.13。其中Pb、CaO、As、Hg、Sb、Cd、Ag、Na2O變異系數(shù)大于1，顯示了土壤中這些元素指標(biāo)受成土母質(zhì)類型、成土作用過程以及后期人為擾動(dòng)影響而空間分布很不均勻；剔除異常值后深層土壤中Ge、SiO2、Al2O3、Ga、pH、Zr、Nb、La、Ce、Y、Be變異系數(shù)小于0.25，分布均勻；Ti、Zn、Ba等34種元素變異系數(shù)為0.25～0.5，分布比較均勻；TC、Hg、Cd、As、Br、CaO、Sb和Na2O變異系數(shù)大于0.5，表明這些元素指標(biāo)受成土母質(zhì)成因來源差異、成土等表生地球化學(xué)作用過程以及外源組分的混入影響，具有較強(qiáng)的空間變異性，存在區(qū)域性貧化或富集的可能。

表1 樣品分析方法、檢出限及分析數(shù)據(jù)合格率

與全國土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值相比，K>1.2的元素多達(dá)38種，主要包括鐵族元素(TFe2O3、V、Mn、Ni、Ti、Co、Cr)、親銅元素(Cu、Pb、Zn、As、Hg、Sb)、礦化劑和鹵族元素(F、I、Br、N、B)、稀有稀散稀土元素(Rb、Ga、Ge、Tl、Sc、Ce、La、Se、Be、Nb、Y)、放射性元素(U、Th)、鎢鉬族元素(W、Sn、Bi、Mo)、造巖元素(K2O、Al2O3)和Au，區(qū)內(nèi)深層土壤中多數(shù)元素含量明顯高于全國土壤平均水平，其中鐵族元素和親銅元素富集主要與區(qū)內(nèi)分布的火山巖和礦化作用有關(guān)(圖3)，稀有稀散稀土元素、造巖元素和放射性元素富集受區(qū)內(nèi)分布的花崗巖影響，鎢鉬族元素富集與礦化作用有關(guān)，而區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的植被和充沛的降雨是鹵族元素富集的主要因素。研究區(qū)深層土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值奠定了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)的地球化學(xué)基礎(chǔ)條件。N、K2O、Cu、B等元素是農(nóng)作物生長必需的營養(yǎng)元素，而Se是重要的生命健康元素，區(qū)內(nèi)深層土壤富含這些元素為形成肥沃的農(nóng)田耕作層土壤提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；研究區(qū)深層土壤中As、Cu、Hg、Cr等有害重金屬元素含量雖然也偏高，但其基準(zhǔn)值均低于農(nóng)用地土壤污染篩選值[23]，表明研究區(qū)原生土壤地球化學(xué)環(huán)境總體潔凈，僅局部地區(qū)可能存在污染。

圖3 研究區(qū)深層土壤銅元素地球化學(xué)分布圖

研究區(qū)基準(zhǔn)值明顯低于全國土壤平均值的元素指標(biāo)，包括堿金屬元素Na2O、堿土金屬元素CaO、Sr、MgO、鹵族元素Cl、氧族元素S以及TC，其中Na2O、CaO和Sr基準(zhǔn)值顯著低于全國土壤元素平均值(K≤0.5)，CaO和Na2O基準(zhǔn)值僅為全國土壤平均值的13%和7%。區(qū)內(nèi)成土母質(zhì)主要為沉積巖，但雨量豐沛和年均氣溫較高以及植被較為發(fā)育，導(dǎo)致風(fēng)化淋濾作用較強(qiáng)烈、土壤成熟度較高，造成Ca、Mg、Na等元素淋失而顯示貧乏；Cl貧乏與表生環(huán)境下水動(dòng)力作用密切相關(guān)[24]。CaO、S是農(nóng)作物生長必需的營養(yǎng)元素，而Na2O、Sr是多種農(nóng)作物生長的有益元素，深層土壤中這些營養(yǎng)有益元素的相對(duì)貧乏有可能導(dǎo)致形成的農(nóng)田耕作層土壤缺乏這些養(yǎng)分，因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理中需要注意對(duì)農(nóng)田土壤中這些元素豐缺狀況的評(píng)價(jià)，必要時(shí)采取施肥等措施保證養(yǎng)分供給。

2.2 不同成土母質(zhì)基準(zhǔn)值及其成因特征

前人研究表明，土壤化學(xué)成分主要受成土母質(zhì)的控制[25]，土壤與母巖元素地球化學(xué)特征往往具有良好的空間對(duì)應(yīng)性。研究區(qū)成土母巖可按巖性劃分為沉積巖、變質(zhì)巖、侵入巖、火山巖和松散沉積物5大類，與之對(duì)應(yīng)區(qū)域的土壤元素地球化學(xué)基準(zhǔn)值見表3。由表3可見：

表3 不同成土母質(zhì)區(qū)土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值特征

松散沉積物區(qū)土壤中CaO、Na2O、Cu、Cd、Cr、Co、As、B 8種元素指標(biāo)呈富集特征，富集系數(shù)K最大的為CaO(1.83)，鹵族元素Br和I相對(duì)貧乏，其他元素與全區(qū)基準(zhǔn)值相當(dāng)。松散沉積物區(qū)主要分布于水動(dòng)力作用強(qiáng)烈的低海拔河口、河谷地區(qū)，易溶于水的CaO和Na2O在水動(dòng)力作用下由高海拔區(qū)向低海拔區(qū)遷移，在河口、河谷地區(qū)沉積下來而相對(duì)富集，而水溶性更強(qiáng)的鹵族元素在水動(dòng)力作用下繼續(xù)隨河水遷移而呈相對(duì)貧化；推斷Cu、Cd、Cr的富集機(jī)制與陳興仁等[8]研究提出的江淮流域河流沖積物基本一致；林秋婷等[26]研究認(rèn)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，推測(cè)研究區(qū)雨量豐沛、較高的年均氣溫導(dǎo)致山地丘陵區(qū)土壤中B溶于水向較低海拔區(qū)遷移，從而造成松散沉積物區(qū)土壤B的地球化學(xué)基準(zhǔn)值較高。

火山巖區(qū)成土母巖主要為安山巖和流紋巖等中酸性巖和少量基性巖。深層土壤中多數(shù)元素基準(zhǔn)值與全區(qū)相當(dāng)，但鐵族元素Ti和TFe2O3、親石元素Sc、Sr、Na2O和鹵族元素Br、Cl呈現(xiàn)富集特征，顯示成土母巖的地球化學(xué)特征；僅有B呈貧乏，推測(cè)原因同前文所述。

沉積巖區(qū)成土母巖主要為碳酸鹽巖，深層土壤中多數(shù)元素與全區(qū)基準(zhǔn)值相當(dāng)，僅有重金屬元素Cu、Hg、Cd、Mn、Ni和CaO相對(duì)富集。徐穎菲等[27]研究表明碳酸鹽巖風(fēng)化成土過程中重金屬元素的富集系數(shù)明顯高于其他成土母質(zhì)，可能是碳酸鹽巖區(qū)土壤中Cu、Hg、Cd、Mn、Ni基準(zhǔn)值偏高的主要原因。碳酸鹽巖區(qū)深層土壤中CaO富集是由于所形成的土壤殘留有CaO所致。

侵入巖區(qū)成土母巖主要為中酸性侵入巖，深層土壤中稀土元素、親石元素、放射性元素和鹵族元素基準(zhǔn)值較高，僅有B、Sb、Mn、Au、Cu、N和Ag基準(zhǔn)值較低。前人研究表明[25,28]中酸性侵入巖富含Na2O、K2O、MgO、La、Ce、Be、Rb、Ba、Tl、Br、Cl、U、Th，貧乏B、Sb、Mn、Au、Cu等元素，再加上W、Sn、Pb等礦化作用的影響，導(dǎo)致中酸性侵入巖區(qū)土壤中這些元素基準(zhǔn)值較高。其中，植物營養(yǎng)元素N、Mn和B顯示貧乏，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)采取合理施肥手段提高養(yǎng)分供給。

與全區(qū)基準(zhǔn)值相比，變質(zhì)巖成土母質(zhì)區(qū)土壤中富集Br、Sb、Th、Se、Sn和Ba，其余元素與全區(qū)基準(zhǔn)值相當(dāng)。已有研究[29]表明土壤中Se含量與成土母質(zhì)巖性密切相關(guān),其含量從變質(zhì)巖到沉積巖和巖漿巖呈下降趨勢(shì)；曹華文等[30]研究表明區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖中Sn含量較高并伴隨多期次構(gòu)造熱液活動(dòng)，土壤中Ba、Br、Sb和Sn的富集可能與區(qū)域成礦作用相關(guān)。

2.3 不同用地類型基準(zhǔn)值及其成因特征

已有研究表明，不同用地類型會(huì)影響土壤化學(xué)成分[31]。研究區(qū)不同用地類型土壤基準(zhǔn)值存在一定的差異性(表4)。

表4 不同用地類型土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值統(tǒng)計(jì)表

水田僅Sb相對(duì)富集，Br則相對(duì)貧乏，其余元素基準(zhǔn)值與全區(qū)基本接近。Sb是熱液型礦床的常見伴生組分且相對(duì)于巖石，其更容易在土壤中富集[32]，區(qū)內(nèi)分布的熱液型銅鉛鋅礦床為其富集提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，其在水田中富集可能受礦化作用和含Sb灌溉水的影響[33]；Br貧乏主要由于其在頻繁的水動(dòng)力作用下發(fā)生遷移。

林地和旱地深層土壤中各元素基準(zhǔn)值與全區(qū)基本一致，這與研究區(qū)林地和旱地面積占總面積的81.6%有關(guān)，即其土壤地球化學(xué)特征基本代表了區(qū)域土壤的整體特征。林地土壤中相對(duì)富集鹵族元素Br和I，成杭新等[24]研究認(rèn)為高山阻滯和豐沛的降雨是中國西南地區(qū)土壤中鹵族元素富集的主要因素。

園地深層土壤中富集U、Th、W、Sn、Bi、Pb、Br、Cl等元素。區(qū)內(nèi)園地成土母質(zhì)主要為變質(zhì)巖和侵入巖，多富含放射性元素、鹵族元素和鎢鉬族元素，這些元素的富集主要與成土母質(zhì)有關(guān)。

草地深層土壤中富集CaO、Na2O、Ni、Cu、Sb、Cd、Co等元素，與其成土母質(zhì)主要為碳酸鹽巖有關(guān)。草地土壤呈中堿性，已有研究[34]表明，隨酸堿度升高土壤中CaO、Ni、Cu、Cd和Sb含量呈升高趨勢(shì)；草地多位于河邊和地勢(shì)低洼處，易溶于水的Na經(jīng)河流搬運(yùn)至此沉積富集；成杭新等[24]對(duì)中國西南地區(qū)的研究表明，Cr、Co高背景值與碳酸鹽巖密切相關(guān)。

建筑用地中Br和I相對(duì)貧乏，富集元素有CaO、Na2O、TC、S、B。CaO和Na2O化學(xué)性質(zhì)活潑，成土過程中易于向低海拔處遷移；S和B富集主要與建筑用地的高程及氣候條件相關(guān)；TC基準(zhǔn)值較高主要受人類活動(dòng)的影響；I和Br貧乏主要受高山的阻滯和豐沛的降雨影響[24]。

2.4 土壤元素組合特征及其成因意義

因子分析是將原始數(shù)據(jù)中多項(xiàng)指標(biāo)減少為幾個(gè)綜合指標(biāo)來反映數(shù)據(jù)信息的方法。本文利用分析統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 21.0首先對(duì)深層土壤數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO和Bartlett檢驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)證KMO值為0.85>0.5，顯著性水平(sig.)為0<0.05，表明原始數(shù)據(jù)適合進(jìn)行因子分析[35]。根據(jù)深層土壤含量特征值的方差累積貢獻(xiàn)率(表5)，本次截取特征值大于1的11個(gè)主因子開展研究，其表達(dá)的信息量占總信息量的72%，反映了研究區(qū)深層土壤地球化學(xué)的主要特征。

表5 深層土壤因子分析結(jié)果

因子1占總變量方差的16.15%，其中TFe2O3、Cu、V、Co、Cr、Ti、Ni、Sc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(xué)性質(zhì)，主要來源于深部地殼或地幔，成土過程中一般以次生礦物形式殘留于土壤，表生作用下易于整體遷移[36]。稀散元素Sc化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，表生作用下難以遷移。深層土壤是由成土母巖母質(zhì)經(jīng)表生成土作用形成，基本不受大氣沉降、灌溉施肥等人為帶入的外源物質(zhì)影響，因此，表生遷移活動(dòng)性弱的稀散元素、鐵族元素更大程度上反映了成土母巖的地球化學(xué)特征。SiO2與鐵族元素呈負(fù)相關(guān)，主要與土壤礦物組成及其決定的常量組分間關(guān)系以及分析測(cè)試數(shù)據(jù)的閉合性有關(guān)。因子1主要反映了成土作用影響下中基性成土母巖與母質(zhì)來源的地球化學(xué)特征。

因子2占總變量方差的9.07%，其中稀有稀散稀土元素(Rb、Ga、Tl、Ba、Be、La、Ce、Y)、放射性元素(U、Th)、氧化物(K2O、Al2O3)和F等占有較高的載荷，反映了成土作用影響下中酸性侵入巖成土母巖與母質(zhì)來源的地球化學(xué)特征。

因子3占總變量方差的7.5%，其中TC、N、S、Se、P、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)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(xué)循環(huán)與累積作用強(qiáng)烈，為該組元素的富集提供了良好條件。

因子4占總變量方差的6.12%，其中鎢鉬族元素和放射性元素W、Sn、Bi、U、Th、Be占有較高的載荷，反映了與酸性花崗巖有關(guān)的高溫礦化作用的元素組合特征。

因子5中La、Ce、Nb、Zr 和Y占有較高的載荷，其占總變量方差的5.69%。主要為稀有稀土元素，其屬于穩(wěn)定元素，與中酸性侵入巖的風(fēng)化成土作用關(guān)系緊密。

因子6占總變量方差的5.38%，其中CaO和TC占有較高載荷。CaO富集是由于碳酸鹽巖形成的土壤殘留有CaO所致；TC主要與生物富集作用相關(guān)。因子6反映了碳酸鹽巖風(fēng)化和生物富集作用的元素組合特征。

因子7中Ag、Pb和Zn占有較高的載荷，其占總變量方差的5.22%。該組元素主要與中低溫成礦作用有關(guān)，主要反映中低溫礦化作用的元素組合特征。

因子8中As、Sb和Mo占有較高的載荷，其占總變量方差的4.46%。該組元素主要與中酸性侵入巖的成礦作用有關(guān)，反映了中酸性侵入巖礦化的元素組合特征。

因子9中Al2O3、SiO2、Ga、Cd和Mn占有較高載荷，其占總變量方差的4.45%。Cd和Mn與碳酸鹽巖的風(fēng)化作用有關(guān)；Al2O3、SiO2、Ga主要與中酸性侵入巖的風(fēng)化作用有關(guān)，代表了碳酸鹽巖和中酸性侵入巖風(fēng)化的元素組合特征。

因子10中Na2O、Sr和Cl占有較高載荷，其占總變量方差的4.09%。Na2O的富集與下滲水的淋濾作用相關(guān)[34]；堿土金屬Sr和鹵族元素Cl富集與碳酸鹽巖的風(fēng)化相關(guān)[37]。因子10反映了碳酸鹽巖風(fēng)化和淋濾作用的元素組合特征。

因子11占總變量方差的3.88%，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[38]。因子11反映了黏土物理化學(xué)吸附作用的元素組合特征。

3 結(jié) 論

(1)與全國深層土壤元素含量相比較，云南省西部地區(qū)深層土壤的多數(shù)元素基準(zhǔn)值偏高，包括鐵族元素(TFe2O3、V、Mn、Ni、Ti、Co、Cr)、親銅元素(Cu、Pb、Zn、As、Hg、Sb)、礦化劑和鹵族元素(F、I、Br、N、B)、稀有稀土稀散元素(Rb、Ga、Ge、Tl、Sc、Ce、La、Se、Be、Nb、Y)、放射性元素(U、Th)、鎢鉬族元素(W、Sn、Bi、Mo)、造巖元素(K2O、Al2O3)和Au。深層土壤中重金屬元素As、Cu、Hg、Cr等相對(duì)偏高，但其基準(zhǔn)值遠(yuǎn)低于農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，原生土壤環(huán)境總體潔凈。堿金屬和堿土金屬元素Na2O、CaO、Sr、MgO以及Cl、S、TC等指標(biāo)的基準(zhǔn)值明顯低于全國水平，其中CaO和 Na2O基準(zhǔn)值僅為全國土壤平均值的13%和7%，作物營養(yǎng)有益元素Na2O、CaO、Sr和S相對(duì)貧乏，可能導(dǎo)致農(nóng)田養(yǎng)分貧乏。

(2)云南省西部地區(qū)不同成土母質(zhì)和不同用地類型基準(zhǔn)值特征顯示，原生土壤環(huán)境下成土母質(zhì)是元素基準(zhǔn)值的主要控制因素，用地類型對(duì)元素基準(zhǔn)值有一定的影響。

(3)采用因子分析法對(duì)深層土壤地球化學(xué)特征的分析表明，成土母巖母質(zhì)類型及礦化作用、風(fēng)化淋濾等成土作用、生物地球化學(xué)循環(huán)與富集作用、黏土物理化學(xué)吸附作用等共同影響著研究區(qū)土壤基準(zhǔn)值特征。