寧夏南部山區(qū)葫蘆河流域土壤地球化學(xué)特征及影響因素分析

李永春，蘇日力格，周文輝，邰蘇日嘎拉，陳國棟，王永亮，高琪，張祥，張棟

(中國地質(zhì)調(diào)查局 呼和浩特自然資源綜合調(diào)查中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

0 引言

土壤是生命的搖籃，是人類實物生產(chǎn)最基本的生產(chǎn)資料，與人類的生產(chǎn)和生活息息相關(guān)[1]。土壤圈是最活躍與最富有生命力的圈層，處于相互關(guān)聯(lián)的地球系統(tǒng)之中，與其他圈層進(jìn)行著永恒的能量和物質(zhì)交換[2-3]。土壤地球化學(xué)調(diào)查作為勘查地球化學(xué)的組成部分之一，在解決人類資源與環(huán)境的重大問題上發(fā)揮巨大作用[4]，主要研究土壤中元素的地球化學(xué)特征、分布、遷移、累積及其時間空間演化規(guī)律，通過對成土因素、土壤化學(xué)成分與母巖的繼承關(guān)系以及土壤環(huán)境中各種地球化學(xué)作用過程的研究，揭示土壤發(fā)生演化的規(guī)律[5]。同時，研究土壤地球化學(xué)元素的含量和分布特征，對生態(tài)環(huán)境保護(hù)、人類健康保障及土地利用規(guī)劃具有指導(dǎo)作用[6]。

多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查實施20年以來，在全國范圍內(nèi)獲取了大量土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)，深入研究了土壤背景值特征與成土母質(zhì)、表生環(huán)境作用及人類生產(chǎn)活動之間的內(nèi)在聯(lián)系，在支撐土壤環(huán)境污染防控、土地資源管理、國家重大立法、精準(zhǔn)扶貧等方面做出了重大貢獻(xiàn)，顯著拓展了地質(zhì)工作服務(wù)鏈，為科學(xué)利用土壤資源提供了地球化學(xué)信息[4，7]。但以往的調(diào)查研究多集中于我國中東部的平原地區(qū)，對西北地區(qū)的研究相對較少。我國西北地區(qū)中小城市是當(dāng)前國內(nèi)快速城鎮(zhèn)化過程中特殊的地域?qū)嶓w，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，如何科學(xué)利用土地資源逐漸受到人們的關(guān)注[8]。寧夏南部山區(qū)地處我國西北黃土高原腹地，區(qū)域內(nèi)有3條大的河流，即清水河、涇河、葫蘆河，均發(fā)源于六盤山山脈，六盤山植被發(fā)育，是寧夏降水、地表徑流最豐富的地區(qū)之一，在調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、保持生態(tài)平衡等方面發(fā)揮著重要的作用[9]。

本文依托于寧夏固原地區(qū)新近完成的1∶50 000土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查獲取的土壤樣品測試數(shù)據(jù)，選取葫蘆河流域典型地貌區(qū)，探討了表層土壤中30項元素(指標(biāo))地球化學(xué)特征，利用主成分分析法，結(jié)合統(tǒng)計結(jié)果，剖析了土壤元素空間分布規(guī)律和控制因素，為后續(xù)在研究區(qū)開展資源環(huán)境評價、土壤環(huán)境監(jiān)測和國土空間規(guī)劃提供更加準(zhǔn)確、詳實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)屬于寧夏南部的固原市轄區(qū)，行政區(qū)包括隆德縣、西吉縣(圖1)，該地區(qū)位于黃土高原腹地，六盤山西麓，系祁連山地槽與華北地臺的過渡帶，總體呈東高西低、南高北低之勢。地貌類型主要為黃土丘陵、陰濕土石山區(qū)(紅層丘陵)和河谷平原。研究區(qū)屬葫蘆河流域上游區(qū)，系隴西系的西吉新斷陷盆地展布范圍。區(qū)內(nèi)主要河流——葫蘆河為渭河一級支流，發(fā)源于六盤山西麓及其余脈月亮山，流經(jīng)寧夏西吉、隆德縣后進(jìn)入甘肅省靜寧縣北峽口。葫蘆河在研究區(qū)內(nèi)一級支流主要有渝河、濫泥河、馬蓮河等。區(qū)內(nèi)土壤主要成土母質(zhì)為新近紀(jì)紅色泥巖及其上覆的黃土，分布格局受葫蘆河及各支流侵蝕切割及構(gòu)造運動影響(圖2)，于河流附近形成河谷平原及階地[10-12]。

圖1 研究區(qū)位置

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡圖

2 樣品采集、分析測試及數(shù)據(jù)處理

2.1 樣品采集與處理

按照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》(DZ/T 0295—2016)，采用網(wǎng)格加圖斑的原則布設(shè)樣點。采樣點密度為4～8點/km2，在耕地分布區(qū)根據(jù)耕地面積大小及集中程度樣點密度設(shè)置為6～8個點/km2，其他地類分布區(qū)樣點密度為4點/km2。樣品介質(zhì)為表層土壤(0～20 cm)，在樣點周圍20～50 m范圍內(nèi)3～5處多點取樣混合。樣品自然風(fēng)干后剔除石塊、植物根系等，碾碎過10目篩用于測試pH，過60目篩用于測試有機(jī)質(zhì)，剩余樣品采用瑪瑙罐無污染粉碎至200目，用于測試全量元素。于2020年5～11月在工作區(qū)范圍內(nèi)采集樣品6 392件，控制面積約1 173 km2。

2.2 樣品分析

樣品測試工作由承德華勘五一四地礦測試研究有限公司承擔(dān)，質(zhì)量監(jiān)控要求按照《多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范(1∶250 000)》(DZ/T 0258—2014)執(zhí)行，通過國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GSS2、GSS3、GSS8、GSS9、GSS13、GSS14、GSS15、GSS20、GSS23、GSS25、GSS26、、GSS28)監(jiān)控測試分析準(zhǔn)確度和精密度，所有監(jiān)控樣測試分析準(zhǔn)確度和精密度均在監(jiān)控允許范圍內(nèi)，各分析指標(biāo)的分析檢出限要求等于或小于相關(guān)規(guī)范要求，所取得分析數(shù)據(jù)均通過中國地質(zhì)調(diào)查局質(zhì)量驗收，數(shù)據(jù)真實可靠。各元素(指標(biāo))分析方法及檢出限見表1。

表1 各項指標(biāo)的分析方法及檢出限

2.3 數(shù)據(jù)分析方法及圖件編制

通過烏魯木齊金維圖文信息科技有限公司開發(fā)的GeoIPAS4.2軟件和OfficeExcel2016協(xié)同完成數(shù)據(jù)及分區(qū)數(shù)據(jù)(成土母質(zhì)、土地利用方式)的均值、幾何均值、中位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)離差、變異系數(shù)、最大值、最小值的描述統(tǒng)計。遵照《多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范(1∶250 000)》(DZ/T 0258—2014)要求，先進(jìn)行土壤數(shù)據(jù)頻率分布正態(tài)檢驗，服從正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布的，分別用算術(shù)平均值和幾何平均值代表背景值;當(dāng)數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布的，則按算術(shù)平均值加(減)3倍標(biāo)準(zhǔn)差反復(fù)剔除離群數(shù)據(jù)，剔除后的均值代表背景值；剔除后仍不滿足正態(tài)分布的，則以中位數(shù)代表背景值[4,13-17]。主成分分析在SPSS22.0軟件中完成;因子得分圖利用中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所研發(fā)的GeoChemStuio3.5軟件完成，并轉(zhuǎn)化成Shp.格式后使用ArcGis10.2進(jìn)行圖面修飾。

3 結(jié)果與討論

3.1 表層土壤元素含量特征

研究區(qū)表層土壤中30項元素(指標(biāo))含量統(tǒng)計特征值見表2。引入富集系數(shù)K1、K2，分別為研究區(qū)元素土壤背景值/全國土壤背景值、研究區(qū)元素土壤背景值/寧夏土壤背景值的比值。

表2 研究區(qū)表層土壤元素地球化學(xué)特征統(tǒng)計表

變異系數(shù)(coefficient of variation，Cv)通常用標(biāo)準(zhǔn)離差與平均值的比值來表示，可以比較不同量綱的數(shù)據(jù),表征元素空間分布的均勻程度。Wilding將變異系數(shù)分為低度變異(Cv<0.16)、中等變異(0.160.36)[18]。從變異系數(shù)來看，研究區(qū)土壤中30項元素(指標(biāo))Cv值介于0.02～1.98，其中SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、As、B、Co、Cr、Cu、F、Ge、Mn、Ni、Pb、V、Zn、pH等20項元素(指標(biāo))屬低度變異元素，說明以上指標(biāo)在區(qū)內(nèi)土壤中含量相對穩(wěn)定，分布均勻。有機(jī)質(zhì)、I、Cl、Mo、Hg、S等變異系數(shù)大于0.36，屬高度變異，說明上述指標(biāo)在區(qū)域內(nèi)分布不均，表明它們受成土母質(zhì)來源差異、表生作用過程和外源成分混合的影響，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。需要指出的是S變異系數(shù)為1.98，明顯大于其他元素，說明S在不同成土母質(zhì)中分布極不均勻或后期的表生作用、人為干擾等因素對S的分散富集造成了較大的影響。Cd、Se、N、P等屬中等變異元素，Cd、Se具有親硫、親生物特性，在表層土壤中容易發(fā)生貧化或富集，受表生作用影響較大[19-22]。N、P為農(nóng)業(yè)施肥的主要成分，受人類活動干擾因素較大。

與全國表層土壤(0～20 cm)地球化學(xué)背景值[23]相比，研究區(qū)表層土壤中I、F、Ni、Mo、Na2O、As、MgO、CaO等較為富集(K1>1.2)，其中MgO、CaO強(qiáng)烈富集，含量分別為全國土壤背景值的1.74和3.36倍。堿(土)金屬元素(Na2O、MgO、CaO)及鹵族元素(I、F)、親銅元素(As)相對富集的原因可能與區(qū)內(nèi)地質(zhì)背景有關(guān)，程旭學(xué)等在《寧夏中南部嚴(yán)重缺水地區(qū)地下水勘查與供水安全示范成果報告》[24]中認(rèn)為，六盤山及其周緣地區(qū)在漸新世時，逐漸發(fā)展為寬闊的河湖盆地，氣候持續(xù)干燥炎熱，沉積了清水營組河湖相紅色砂泥質(zhì)含膏鹽建造，為以上元素富集提供物源。親鐵元素(Ni)、親鎢元素(Mo)則與區(qū)內(nèi)主要成土母質(zhì)之一——紅土母質(zhì)有關(guān)。Cl、S、SiO2、Al2O3、Ge、V、Cr、Cd、Co、Zn、Fe2O3、Cu、K2O、B、Mn、P等含量與全國土壤背景值相當(dāng)(0.8

與寧夏表層土壤(0～20 cm)地球化學(xué)背景值[23]相比，K2O、Al2O3、V、Cd、B、Ni、As、Mn、Co、Mo、Fe2O3、MgO、Cu、F、Zn、I、有機(jī)質(zhì)、CaO、P、N等大部分指標(biāo)相對富集，其中I、有機(jī)質(zhì)、CaO、P、N等含量較寧夏表層土壤背景值高出1.5倍以上，CaO的富集與調(diào)查區(qū)廣泛發(fā)育的第四系黃土有關(guān)，有機(jī)質(zhì)、P、N與區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的熟化土壤層有關(guān)。Cl、Se、Na2O、pH、Ge、S、Pb、Hg等指標(biāo)與寧夏表層土壤相當(dāng)(0.8

3.2 土壤元素含量分布影響因素分析

前人研究表明，不同成土母質(zhì)、土地利用方式會影響土壤化學(xué)成分組成[25-27]。為對比不同控制單元元素含量特征，引入局部富集系數(shù)K3和K4，分別為不同成土母質(zhì)平均值/全區(qū)背景值、不同土地利用類型平均值/全區(qū)背景值的比值。具體參數(shù)見表3、圖3、圖4。

圖3 不同成土母質(zhì)表層土壤元素富集系數(shù)

圖4 不同土地利用類型表層土壤元素富集系數(shù)

表3 不同單元土壤元素富集系數(shù)統(tǒng)計

3.2.1 不同成土母質(zhì)元素含量差異

研究區(qū)內(nèi)土壤層發(fā)育，按成土母質(zhì)可劃分為黃土母質(zhì)、紅土母質(zhì)、沖洪積母質(zhì)3大類，其中黃土母質(zhì)在研究區(qū)分布最廣，面積最大，其成因目前尚未形成定論，以風(fēng)成說為主流[28]，黃土母質(zhì)在區(qū)內(nèi)厚度介于30～200 m，可以認(rèn)為，黃土母質(zhì)元素成分受下覆基巖影響較小；紅土母質(zhì)主要源于六盤山出露的紅色泥巖、粉砂巖，經(jīng)自然風(fēng)化形成，為殘坡積物，其元素成分繼承于成土母巖；沖洪積母質(zhì)土壤分布于區(qū)內(nèi)水動力較強(qiáng)的低海拔河口、河谷和狹長平原地區(qū)，其物質(zhì)來源于兩側(cè)丘陵區(qū)的黃土和紅土母質(zhì)，經(jīng)自然和人為改造后現(xiàn)多為農(nóng)田。

黃土母質(zhì)因分布面積廣，采集樣品數(shù)多，在參與計算時背景值權(quán)重大，故所有元素含量與全區(qū)背景值基本一致，在此不做討論。

除CaO、Na2O外，K2O、P、SiO2、Cl、Ni、V、Ge、Co、MgO、Fe2O3、Mn、Al2O3、As、Zn、Cr、F、Cu、Cd、Se、Pb、B、Hg等造巖元素、鹵族元素、親鐵親銅元素含量在紅土母質(zhì)中略高于黃土母質(zhì)(1.0

沖洪積母質(zhì)中大部分元素含量介于黃土土母質(zhì)和紅土母質(zhì)之間，且含量相差不大，這與上文所述沖洪積母質(zhì)物質(zhì)來源是紅土和黃土的觀點相吻合。Na2O、K2O、P、Se、Hg、Mo、Cl等含量在沖洪積母質(zhì)中最高，說明以上元素在成土過程中出現(xiàn)二次富集。在表生環(huán)境下Na+、K+、Cl-易溶于水，在水力牽引的作用下由高海拔區(qū)溶出向低海拔區(qū)遷移，在河谷及兩岸產(chǎn)生二次富集，P、Hg則受人為干擾出現(xiàn)局部富集(沖洪積母質(zhì)位于的河谷平原地帶人類活動程度明顯高于紅土、黃土母質(zhì)所處的丘陵山區(qū))。Se、Mo的富集可能與黏土礦物、有機(jī)質(zhì)吸附及人為活動影響等有關(guān)[29]。

成土母質(zhì)是表層土壤最直接的物質(zhì)來源，在復(fù)雜的成土過程中，不僅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[17]，也能在風(fēng)力搬運、堆積、沉降下形成黃土。總體來看，不同成土母質(zhì)土壤元素含量存在較大差異，說明成土母質(zhì)是土壤元素含量特征的主要控制因素。紅土和黃土母質(zhì)元素含量總體受成土母質(zhì)或下覆母巖控制，并在成土作用過程中受地形地貌、降雨等表生作用的影響。沖洪積母質(zhì)土壤元素含量則與其物質(zhì)來源有關(guān)。同時，人類活動對部分元素的富集貧化產(chǎn)生一定影響。

3.2.2 不同土地利用類型元素含量差異

研究區(qū)土地利用方式以旱地為主，廣泛分布于丘陵山區(qū)，其成土母質(zhì)多為黃土和紅土母質(zhì)，發(fā)育為黃綿土和黑壚土等。其次為水澆地，多分布于地勢較低的溝谷、狹長平原地帶。林地多分布于六盤山山麓，草地與林地、旱地插花分布。本次統(tǒng)計將樣品數(shù)較少的建設(shè)用地、交通用地、水利、農(nóng)業(yè)設(shè)施用地及未利用土地合并為其他用地。

旱地是研究區(qū)面積最大的土地利用方式，采集樣品數(shù)多，在參與計算時，背景值權(quán)重大，故所有元素含量與全區(qū)背景值基本一致。草地與旱地插花相鄰分布，土壤地球化學(xué)特征與旱地基本一致，在此均不做討論。

水澆地中Fe2O3、V、Ni、Na2O、Cr、Co、Al2O3、Ge、MgO、As、Mn、SiO2、K2O、Zn、F、Pb、Cu、Cd、B、N、有機(jī)質(zhì)、P等與全區(qū)土壤背景值相當(dāng)，CaO顯示貧乏，S、Se、I、Hg、Cl、Mo顯示富集特征，這與水澆地的成土母質(zhì)——沖洪積母質(zhì)地球化學(xué)特征基本一致。Ca2+在人為澆水的干擾下向下層淋溶，造成表層貧化；S、Se、I、Hg、Cl、Mo的富集則是在特定的地形地貌下，細(xì)粒黏土礦物由高海拔向河谷平原運移，造成以上易被吸附的元素隨之遷移到平原區(qū)。

P、Cl、Hg在林地中的含量低于其他土地利用方式，N、有機(jī)質(zhì)、I、S則表現(xiàn)出富集特征。如上文所述，林地多分布于海拔相對較高的山地，受人類活動影響較小，P、Hg等與人類活動密切相關(guān)的元素含量相對較低，Cl-則在水動力作用下遷移到下游水澆地中。林地中植被凋落物、生物作用強(qiáng)烈，引起N和有機(jī)質(zhì)的富集。I、S的富集則與林地主要分布區(qū)的成土母質(zhì)——紅土母質(zhì)的土壤成分一致。其他用地中Mo、I、Cl顯示富集，這與采樣點多位于水利設(shè)施周邊、狹長溝谷或干溝等未利用土地區(qū)域有關(guān)。水動力將以上元素從上游土壤中帶出，在下游溝谷、洼地水動力減弱，水量蒸發(fā)，逐步析出到土壤中。

土地利用方式一定程度反映了人類活動，因此不同用地類型土壤中元素含量的差異反映了人類活動對土壤元素含量的影響，工業(yè)活動、種植類型、施肥、灌溉等因素會改變土壤的理化性質(zhì)并影響元素的運移與轉(zhuǎn)化。水澆地作為人類干擾最大的用地方式，其元素含量與全區(qū)相比變化較大，而旱地、林草地大部分元素含量與全區(qū)基本相當(dāng)，個別元素的富集貧化多受表生作用影響較大，與人類活動關(guān)系不大。

3.3 主成分分析

主成分分析是因子分析(PCA)的一種計算模型，是利用降維的思想，對多個變量進(jìn)行簡化，在減少原始數(shù)據(jù)信息損失的前提下將多個變量簡化成幾個因子，從而實現(xiàn)對原始變量的分類，揭露原始變量之間的內(nèi)在聯(lián)系，因子間既不相關(guān)，又能反映原有的指標(biāo)信息[30-31]。本文采用SPSS22.0軟件對土壤中各元素(指標(biāo))進(jìn)行主成分分析。首先，對研究區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)關(guān)系檢驗，檢驗是否適合進(jìn)行因子分析。研究區(qū)表層土壤各變量KMO值為0.841,顯著性水平(sig．)為0，說明變量間的相關(guān)性較強(qiáng)，表明原始數(shù)據(jù)適合進(jìn)行因子分析[31]?；谥鞒煞钟嬎隳Ｐ停x取出9個特征值大于1的公因子，累積方差貢獻(xiàn)率為70.83%，較大程度地代表原有變量所蘊含的信息。為了使因子載荷矩陣系數(shù)更加顯著，相關(guān)系數(shù)向0→1分化，采用最大方差法對初始因子載荷矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使因子和原始變量間的關(guān)系重新分配[32]。同時為便于發(fā)現(xiàn)各因子元素組合特征，本次僅截取因子載荷較高(≥|0.5|)的變量組合，見表4。同時，根據(jù)各采樣點的因子得分，繪制了因子得分分布圖，結(jié)果見圖5。

圖5 研究區(qū)因子得分分布

表4 因子分析正交旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣和特征值與累積方差貢獻(xiàn)率

F1因子方差貢獻(xiàn)率為15.68%，在所有因子中所占比例最高，占較高載荷的元素組合為親鐵元素(Fe2O3、V、Ni、Mn)、親銅元素(Zn)和造巖元素(Al2O3)。從空間分布看，高值區(qū)主要分布于與研究區(qū)北部紅土層和東南部六盤山山麓區(qū)域紅土發(fā)育地帶，一定程度指示了區(qū)內(nèi)主要紅土層的分布。

F2因子方差貢獻(xiàn)率為9.49%，載荷占比較高的元素組合為親銅元素(Cu、Pb、Cd)和親鐵元素(Co)。從空間部分來看，高值區(qū)與新近系泥巖、砂巖等分布區(qū)吻合度高，反映了成土母巖的特征。F1和F2因子共同反映了紅土母質(zhì)及母巖的分布，筆者認(rèn)為，F(xiàn)2因子更側(cè)重反映母巖的地球化學(xué)特征，而F1因子則側(cè)重指示紅土由母巖—土壤風(fēng)化的過程，元素運移距離相對較遠(yuǎn)。

F3因子方差貢獻(xiàn)率為8.99 %，載荷占比較高的元素組合為N、有機(jī)質(zhì)、(-pH)(此處的負(fù)號表示負(fù)相關(guān)，余同)，為生命元素組合。一般認(rèn)為土壤中C/N達(dá)到平衡狀態(tài)，土壤氮素含量大體上決定有機(jī)碳的含量，反過來土壤有機(jī)碳含量的高低間接反映出土壤的供氮能力[33]。因調(diào)查區(qū)為農(nóng)區(qū)，人類頻繁活動(如耕作施肥等)對N和有機(jī)碳的干擾較大，分布并無明顯規(guī)律?？偟膩砜矗咧捣植紖^(qū)與林地分布有一定吻合度。林地植被發(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)過程與累積作用強(qiáng)烈，固氮能力較強(qiáng)。而耕地中土壤耕作改變了土壤密度、孔隙度、土壤持水力、土壤水分以及團(tuán)聚體等土壤物理屬性，破壞了土壤原有的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，暴露出更多的有機(jī)碳，加速土壤微生物對有機(jī)碳的分解作用，降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量。

F4因子方差貢獻(xiàn)率為7.87 %，載荷占比較高的元素組合為F、B、Ge，受元素本身化學(xué)特征影響較大，特別是在黃土母質(zhì)中含量穩(wěn)定，變異性小。高含量區(qū)分布于基巖區(qū)附近，同時受水動力影響，高值區(qū)呈串珠狀分布于下游河谷地區(qū)。

F5因子方差貢獻(xiàn)率為6.87 %，載荷占比較高的元素組合為SiO2、(-CaO)，為常量元素氧化物組合，能夠反映成土母質(zhì)的基本信息。CaO的低含量區(qū)為SiO2高含量區(qū)，分布于葫蘆河及其支流兩岸及基巖出露區(qū)附近，該地區(qū)以沖洪積形成的砂質(zhì)沉積物和殘積形成的半成土為主，而其他地區(qū)多以黃土為主。楊河鄉(xiāng)一帶是CaO的高含量區(qū)，其物質(zhì)來源于上游含石膏層巖層。

F6因子方差貢獻(xiàn)率為6.38 %，元素組合為Mo、Se，為親生物元素，易在生物驅(qū)動下富集，F(xiàn)6因子高含量區(qū)多分布于水澆地，水澆地均位于河流階地，同時也反映了人類對土地資源的改造利用。該因子體現(xiàn)了在人類活動和表生作用共同影響下有益元素趨向富集的特征。

F7因子元素組合為Na2O、K2O，方差貢獻(xiàn)率為5.63 %，F(xiàn)9因子元素組合為S、MgO，方差貢獻(xiàn)率為4.54%。Na2O、K2O和S、MgO整體分布相反，Na2O、K2O活動性強(qiáng)，在丘陵山區(qū)淋失嚴(yán)重，高含量區(qū)集中分布于河谷，而S、MgO總體遷移距離較短，僅在局部溝谷呈現(xiàn)高含量特征。

F8因子方差貢獻(xiàn)率為5.40%，元素組合為Hg、P，該組元素明顯受控于人類活動。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動頻繁的河谷平原有磷肥輸入，工業(yè)活動造成Hg高值分布區(qū)與主干道路和城鎮(zhèn)高度吻合。該因子的空間分布表明人類活動的頻繁程度，人類活動越頻繁，土壤中的Hg含量越高。

因子分析的目的不僅僅是找出影響因子，更重要的是研究因子代表的成因意義。研究區(qū)內(nèi)成土母質(zhì)既有殘積物，又有零散沖積物和風(fēng)成物(黃土)，其來源既受母巖影響，也受表生作用和人類活動影響。通過因子分析發(fā)現(xiàn)，受母巖影響的元素有：F1、F2因子；受成土母質(zhì)影響的有F4、F5因子；受表生作用影響的有F6、F7、F9因子；受人類活動影響較大的元素F3、F8因子。

4 結(jié)論

1)與全國表層土壤元素含量相比較，研究區(qū)I、F、Ni、Mo、Na2O、As、MgO、CaO等較為富集，Hg、Se、有機(jī)質(zhì)、N、Pb等與全國背景值比相對貧化。與寧夏表層土壤元素含量相比較，K2O、Al2O3、V、Cd、B、Ni、As、Mn、Co、Mo、Fe2O3、MgO、Cu、F、Zn、I、Corg.、CaO、P、N等相對富集，這主要與地質(zhì)背景和研究區(qū)廣泛發(fā)育的熟化土壤層有關(guān)。其余Cl、Se、Na2O、pH、Ge、S、Pb、Hg與寧夏表層土壤相當(dāng)。

2)成土母質(zhì)(巖)和土地利用方式均是影響土壤元素含量分布的重要因素，不同因素對土壤元素分布的影響具有差異性。成土母質(zhì)(巖)是表層土壤元素地球化學(xué)背景值的主要控制因素，土地利用方式對部分元素背景值亦有一定的影響。

3)采用主成分分析法對表層土壤元素地球化學(xué)特征成因研究表明，成土母質(zhì)(巖)、成土過程中的風(fēng)化、淋濾、生物富集作用及人類生產(chǎn)活動共同影響著研究區(qū)表層土壤元素地球化學(xué)特征，其中受母(質(zhì))巖影響較大的元素有：F1(Fe2O3、V、Ni、Cr、Mn、Zn、Al2O3、Zn)、F2(Cu、Pb、Cd、Co)、F4(F、B、Ge)、F5(SiO2、-CaO)；受表生作用影響的有F6(Mo、Se)、F7(Na2O、K2O)、F9(S、MgO)；受人類活動影響較大的元素有F3(N、有機(jī)質(zhì)、-pH)、F8(Hg、P)。