全 文 ：中国生态农业学报 2013年 7月 第 21卷 第 7期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jul. 2013, 21(7): 883−890


* 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2009CB825101)和中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2-EW-308, KZCX2-YW-GJ04)资助
** 通讯作者: 吉力力·阿布都外力(1964—), 男, 博士生导师, 主要从事干旱区资源环境、生态安全和景观变化研究。E-mail: jilil@ms.xjb.ac.cn
穆叶赛尔·吐地(1987—), 女, 硕士研究生, 主要从事干旱区气候与环境研究。E-mail: wozaishanxi121@yahoo.com.cn
收稿日期: 2012−12−19 接受日期: 2013−04−02
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.00883
天山北坡土壤重金属含量的分布特征及其来源解释*
穆叶赛尔·吐地1,2 吉力力·阿布都外力1** 姜逢清1
(1. 中国科学院新疆生态与地理研究所 乌鲁木齐 830011; 2. 中国科学院大学 北京 100049)
摘 要 以天山北坡巴里坤−伊吾、新源−巴音布鲁克和昭苏−特克斯 3个区段为研究区域, 利用新疆土壤背景
值、土壤环境质量二级标准(GB15618—1995)、单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对不同区段土壤重
金属含量进行污染评价, 应用多元统计分析方法对不同区段之间的土壤重金属含量及其污染指数进行定量比
较, 分析并阐明不同区段土壤重金属含量的分布特征及其污染来源。结果表明: 天山北坡巴里坤−伊吾区段各
重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)含量的平均值及其单因子污染指数和综合污染指数比新源−巴音布鲁克区段、昭
苏−特克斯区段高, 新源−巴音布鲁克区段的比昭苏−特克斯区段高。巴里坤−伊吾区段土壤重金属污染程度比
新源−巴音布鲁克区段、昭苏−特克斯区段高, 新源−巴音布鲁克区段的比昭苏−特克斯区段高。巴里坤−伊吾区
段重金属污染除了受成土母质的影响之外, 还受人为因子(交通、工业和农业、旅游业)的影响, 其中 PC1方差
贡献率为 91.22%; 新源−巴音布鲁克区段土壤重金属污染除了受成土母质的影响之外, 还受人为因子(交通和
工业)的影响, 其中 PC1 方差贡献率为 67.58%, PC2 贡献率为 22.47%; 昭苏−特克斯区段土壤重金属污染主要
受成土母质的影响, 此外该区段的农业对其也有一定影响, 其中 PC1方差贡献率为 47.93%, PC2方差贡献率为
29.84%。
关键词 天山北坡 土壤重金属 污染指数 主成分分析 区域差异
中图分类号: F205 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2013)07-0883-08
Distribution characteristics of soil heavy metal content in northern slope of
Tianshan Mountains and its source explanation
Muyessar·TURDI1,2, Jilili·ABUDUWAILI1, JIANG Feng-Qing1
(1. Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, China;
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
Abstract Pedosphere constitutes an important part of the earth surface and is the base for most lives. Sustaining better quality soil
is a prerequisite for healthy ecosystem. In recent decades, however, soil conditions have been heavily affected by rapid agricultural
and industry activities. Heavy metal soil contamination and pollution from enhanced human activity have become a major threat to
the health of regional ecosystems. As a result, research on heavy metal contamination of soils (e.g., discriminating the sources and
evaluating environmental risks of heavy metals) has become a hot-field in geography, pedo-science and environmental science.
Located in central Xinjiang Uygur Autonomous Region with relatively plenty rainfall, Tianshan Mountains is an important water
source and ecological barrier in China. Variations in ecological and environmental conditions in the mountains have exerted an
obvious pressure on the oases in the lower reaches. In August 2011, a field investigation was carried out in order to gain a
comprehensive insight into soil heavy metal contamination conditions of Tianshan Mountains. A total of 153 soil samples were
collected from three sections — the eastern (Balikun-Yiwu), middle (Xinyuan-Bayinbuluke) and western (Zhaosu-Tekesi)—in that
northern slop of Tianshan Mountains. The samples were sent to the laboratory in the Institute of Ecology and Geography, Chinese
Academy of Sciences for analysis for heavy metals. Five heavy metals (Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) were analyzed using standard methods.
Using single factor pollution index and comprehensive pollution index, quantitative comparison was done for soil heavy metal
pollution in different sections with the soil background value in Xinjiang and the secondary standard of soil environmental quality
884 中国生态农业学报 2013 第 21卷


(GB15618—1995). Moreover, the distribution features and pollution sources of soil heavy metals in the different sections were
analyzed and illustrated using principal component analysis. The results showed that soil heavy metal content and the related single
factor pollution index and comprehensive pollution index for the eastern section of the northern slope of Tianshan Mountains
(Balikun-Yiwu) were higher than those in the middle (Xinyuan-Bayinbuluke) and western sections (Zhaosu-Tekesi). The soil heavy
metal pollution level in the middle section was higher than that in the western section. Heavy metal pollution in the eastern section of
the northern slope (Balikun-Yiwu) was caused mainly by human factors such as traffic, industry, agriculture, tourism. Although
human factors (traffic and industry) had some effects, soil heavy metal pollution in the middle section (Xinyuan-Bayinbuluke) was
mainly from soil parent materials. In the western section (Zhaosu-Tekesi), soil parent materials were main resources of soil heavy
pollution with some effects from agriculture.
Key words Northern slope of Tianshan Mountains, Soil heavy metal, Pollution index, Principal component analysis,
Regional difference
(Received Dec. 19, 2012; accepted Apr. 2, 2013)
随着工农业的快速发展, 土壤重金属污染已经
成为威胁区域生态系统健康的重要因素[1]。目前, 土
壤中的重金属含量已经成为地理科学、土壤科学和
环境科学的研究热点之一, 是评价区域环境质量的
重要指标。土壤性质的主要影响因素是自然地质背
景和人类活动, 而其中重金属污染的主要驱动因素
则是人类活动[2], 如汽车尾气排放、工业污染、化肥
和农药的施用。重金属不仅直接影响土壤的物理和
化学性质, 抑制土壤微生物活动, 阻碍营养盐的有
效供给 [3], 而且也可以随着食物或者空气被人体吸
收, 进而威胁人类健康。另外, 土壤中的重金属不会
容易发生迁移和降解, 它可在土壤中长时间积累[4]。
因此, 有必要进行土壤重金属污染物的来源识别和
环境风险研究, 为土壤修复和有效管理措施的制定
提供参考。
目前, 国内外对土壤重金属开展大量研究, 如
利用相关分析、主成分分析等方法研究土壤中不同
重金属元素质量分数间的相关性对土壤中的重金属
元素的来源进行判别[5−7]; 利用多元统计和GIS结合
的方法研究土壤中不同重金属元素的统计规律, 分
析其空间分布特征并做空间分布图, 为进行合理的
土地利用规划提供依据[8−10]。已有的研究多集中于
城市快速发展区、工业区、矿区以及农业的污灌区
等 [11], 其研究的目的多从土地利用的角度出发, 研
究土地利用影响下的环境效应, 并对土壤质量及其
健康风险做出相应的评价[12−14]。而近年来, 土壤重
金属污染以及与其相关的土壤环境质量评价研究也
越来越引起人们的关注和重视。当前多以
GB15618—1995(土壤环境质量标准)或当地的土壤
背景值为参考, 采用单项污染指数法或综合污染指
数法计算并评价土壤环境质量和受污染的程度[15]。
天山山体在新疆中部的隆起, 将新疆分成截然
不同的南北两部分。首先是将新疆荒漠地带分成暖
温带(南疆)和中温带(北疆); 其次是使新疆的垂直地
带性明显增强, 成为影响荒漠、盆地和平原内部自
然地域分异, 促进绿洲形成、发育的主要因素[15]。
为因地制宜地做好天山山地生态建设, 科学开展林
地管理, 深入分析天山区域的土壤重金属含量的分
布特征及其污染评价, 无疑是十分必要的, 而这又
是以往的相关研究工作所欠缺的。基于此, 本研究
以天山北坡东段(巴里坤−伊吾)、中段(新源−巴音布
鲁克)和西段(昭苏−特克斯)为研究区域(图 1), 利用
新疆土壤背景值、土壤环境质量二级标准
(GB15618—1995)、单因子污染指数法和内梅罗综合
污染指数法, 对不同区段土壤重金属含量进行污染
评价, 应用多元统计分析方法, 对不同区段之间的
土壤重金属含量及其污染指数进行定量比较, 分析
并阐明不同区段土壤重金属含量的分布特征及其污
染来源, 以期有效控制天山北坡不同区段的土壤重
金属污染及生态危害程度, 为天山山地的经济发展
与环境和谐提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
研究区整体位于我国境内的天山山地北坡。根
据人类活动类型和强度的差异以及地理位置将研究
区分为 3 个区段, 即西段的昭苏−特克斯, 中段的新
源−巴音布鲁克区域, 东段的巴里坤−伊吾区域。各
段概况见文献[16]。
1.2 采样方法
2011 年 8 月对天山北坡进行了现场考察, 同时
选择合适部位分别开挖开口为 40 cm×40 cm、深度
为 100 cm 的土壤采样坑, 采集 51 个样点的 3 个土
层(0~5 cm、5~20 cm和 20~40 cm)共 153个土样, 样
点位置见图 1。其中, 昭苏−特克斯区段采样点数为
12 个, 新源−巴音布鲁克区段的采样点数为 18 个,
巴里坤−伊吾区段采样点数为 21个。
1.3 重金属含量的测定方法
土壤样品于实验室自然风干、剔除植物残体和
第 7期 穆叶赛尔·吐地等: 天山北坡土壤重金属含量的分布特征及其来源解释 885



图 1 研究区与采样点位置示意图
Fig. 1 Map of the study area and schematic diagram of sampling sites

石块、磨碎过 100 目筛保存于塑料瓶中备用。选择
5 种重金属元素(Cu、Zn、Cr、Pb、Ni)进行含量测
定。方法如下: Cu、Zn和 Ni采用硝酸、高氯酸、氢
氟酸联合消煮, 原子吸收分光光度法测定; Pb 采用
硝酸、高氯酸、氢氟酸联合消煮, 石墨炉原子吸收
分光光度法测定; Cr 采用硫酸、氢氟酸、高氯酸联
合消煮, 原子吸收分光光度法测定[17]。
1.4 研究方法
在元素测定基础上, 采用相关性分析和主成分
分析, 研究天山北坡不同区段土壤重金属的富集特
征及分布规律; 采用新疆土壤背景值[18]、国家土壤
环境质量标准(GB15618—1995)[18]判断天山北坡不
同区段土壤重金属的污染程度, 并对重金属的污染
进行辨析, 确定自然因素和人为因素的贡献。污染
程度评价方法采用单因子污染指数法、内梅罗综合
污染指数法及其分级方法。评价标准采用土壤环境
质量标准中的二级标准(GB15618—1995)对该地区
的土壤重金属污染程度进行评价。
评价污染程度时用的计算公式为:
/i i iP C S= (1)
P 综
2 2
1
1( / ) ( )
2
n
i
ax i i
ii
CM C S
n S=
+
=
∑
(2)
式中, P 综为土壤中重金属元素的综合污染指数, Max为
某一重金属含量的最大浓度值, i为重金属的种类, C为
重金属元素的实测浓度, S为土壤重金属的环境背景值,
n为参与评价的重金属种类总数, Pi为单因子污染指数。
1.5 数据分析
采用经典统计学方法对数据进行描述性分析 ,
分析过程在 SPSS 19.0中进行。图片用 ARC GIS和
STATISTICA软件绘制。
2 结果与分析
2.1 天山北坡不同区段土壤重金属含量
2.1.1 昭苏−特克斯区段
从表 1可以看出, 昭苏−特克斯区段的 Cr、Cu、
Ni、Pb 和 Zn 含量分别为 90.41~244.86 mg·kg−1、
44.02~65.08 mg·kg−1、28.93~50.95 mg·kg−1、13.22~
21.53 mg·kg−1 和 169.35~252.80 mg·kg−1, 变异系数
分别为 27.18%、13.58%、18.23%、15.73%和 14.42%,
平均值分别为 150.20 mg·kg−1、55.67 mg·kg−1、41.86
mg·kg−1、17.17 mg·kg−1和 203.97 mg·kg−1。上述 5
种重金属的平均含量均超过土壤背景值, 而未超过
《土壤环境质量标准》(GBl5618—1995)二级标准 ,
超标率分别为 10%、0、10%、0、10%。
2.1.2 新源−巴音布鲁克区段
从表 1可知, 天山北坡新源−巴音布鲁克区段 Cr、
Cu、Ni、Pb和 Zn含量分别为 80.79~425.32 mg·kg−1、
36.25~86.40 mg·kg−1、22.50~75.61 mg·kg−1、11.84~30.45
mg·kg−1 和 166.46~318.86 mg·kg−1, 变异系数分别为
886 中国生态农业学报 2013 第 21卷


表 1 天山北坡不同区段 0~40 cm土壤剖面层重金属含量统计特征
Table 1 Statistical characteristics of heavy metals contents in 0~40 cm soil profiles from different sections of the northern slope of
Tianshan Mountains
区段
Section
重金属
Heavy
metal
最大值
Max
(mg·kg−1)
最小值
Min
(mg·kg−1)
标准方差
Standard
deviation
均值
Mean
(mg·kg−1)
变异系数
Variation
coefficient (%)
超标率
Overproof rate
(%)
背景值
Background
value (mg·kg−1)
国家二级标准
National stan-
dard (mg·kg−1)
Cu 65.08 44.02 7.56 55.67 13.58 0 35.8 100
Zn 252.80 169.35 29.41 203.97 14.42 10.0 76.8 250
Cr 244.86 90.41 40.83 150.20 27.18 10.0 39.6 200
Pb 21.53 13.22 2.70 17.17 15.73 0 13.5 300
Z-T
Ni 50.95 28.93 7.63 41.86 18.23 10.0 26.4 50
Cu 81.40 36.25 14.19 58.05 24.44 0 35.8 100
Zn 318.86 166.46 51.40 239.86 21.42 42.9 76.8 250
Cr 425.32 80.79 86.30 175.76 49.10 21.4 39.8 200
Pb 30.45 11.84 5.07 19.25 26.33 0 13.5 300
X-B
Ni 75.61 22.50 12.79 42.54 30.07 21.4 26.4 50
Cu 219.44 49.43 38.76 91.97 42.14 30.0 35.8 100
Zn 1 018.23 208.94 173.70 426.34 40.74 95.0 76.8 250
Cr 620.45 169.41 107.79 280.25 38.46 90.0 39.8 200
Pb 89.96 13.53 15.88 28.17 56.37 0 13.5 300
B-Y
Ni 160.16 43.90 27.10 71.20 38.06 95.0 26.4 50
Z-T: 昭苏−特克斯 Zhaosu-Tekesi; X-B: 新源−巴音布鲁克 Xinyuan-Bayinbuluke; B-Y: 巴里坤−伊吾 Balikun-Yiwu; 下同 The same below.
pH=6.5.

49.10%、24.44%、30.07%、26.33%和 21.42%, 平均值
分别为 175.76 mg·kg−1、58.05 mg·kg−1、42.54 mg·kg−1、
19.29 mg·kg−1和 239.86 mg·kg−1。上述 5种重金属的
平均含量均超过土壤背景值, 而未超过《土壤环境
质量标准》(GBl5618—1995)二级标准, 超标率分别
为: 21.4%(Cr)、21.4% (Ni)、42.9%(Zn)、0%(Cu、Pb)。
2.1.3 巴里坤−伊吾区段
从表 1 可知, 天山北坡巴里坤−伊吾区段 Cr、
Cu、Ni、Pb和 Zn含量分别为 169.41~620.45 mg·kg−1、
49.43~219.44 mg·kg−1 、 43.90~160.16 mg·kg−1 、
13.53~89.96 mg·kg−1、208.94~1 018.23 mg·kg−1, 变异系
数分别为 38.46%、42.14%、38.06%、56.37%、40.74%,
平均值分别为 280.25 mg·kg−1、91.97 mg·kg−1、71.20
mg·kg−1、28.17 mg·kg−1、426.34 mg·kg−1。Cr、Ni、Zn
平均含量均超过土壤背景值和《土壤环境质量标准》
(GBl5618—1995)二级标准 , 超标率分别为 90%、
95%、95%; Pb、Cu平均含量超过了土壤背景值, 但
未超过《土壤环境质量标准》(GBl5618—1995)二级
标准, 超标率分别为 0和 30.0%。
2.2 天山北坡不同区段土壤重金属含量的统计特征
天山北坡不同区段土壤重金属含量比较结果
表明: Cr、Cu、Ni、Pb和 Zn含量的平均值均以巴
里坤−伊吾区段最大, 昭苏−特克斯区段最小; 最大
值以巴里坤−伊吾区段最大 , 新源−巴音布鲁克区
段最小(图 2)。
2.3 天山北坡土壤重金属含量的污染状况分析
重金属污染评价结果(图 3)表明, 昭苏−特克斯
区段 Pb、Zn、Cu、Cr和 Ni的污染指数分别为 1.27、
2.66、1.55、3.79 和 1.59, 综合污染指数为 2.42; 新
源−巴音布鲁克区段 Pb、Zn、Cu、Cr 和 Ni 的污染
指数分别为 1.42、3.12、1.62、4.42、1.61, 综合污
染指数是为 2.92; 巴里坤−伊吾区段土壤 Pb、Zn、
Cu、Cr和 Ni的污染指数分别为 2.08、5.55、2.57、
7.07、2.69, 综合污染指数为 4.86。巴里坤−伊吾区
段的综合污染指数比昭苏−特克斯和新源−巴音布鲁
克区段高 , 新源−巴音布鲁克区段的综合污染指数
比昭苏−特克斯区段高。说明天山北坡东段土壤重金
属污染程度比中段、西段高, 而中段的污染程度比
西段高。
2.4 天山北坡不同区段土壤重金属含量的污染来
源分析
2.4.1 昭苏−特克斯区段
昭苏−特克斯区段重金属的相关性分析(表 2)结
果表明, Cu与 Zn、Pb与 Zn显著正相关, 说明 Cu与
Zn、Pb与 Zn具有相同的来源; Ni与有机质具有显著
负相关, 说明 Ni 的来源是成土母质。对重金属含量
进行主成分分析(表 2), 可获取 3个主成分因子, PC1
贡献率为 47.93%; Cu、Pb、Zn 具有较大的载荷, 分
别为 0.86、0.86、0.92; 从表 1可知 Cu和 Pb的超标
率为 0, Zn的超标率为 10%, 所以 PC1的主要来源可
第 7期 穆叶赛尔·吐地等: 天山北坡土壤重金属含量的分布特征及其来源解释 887



图 2 天山北坡不同区段土壤重金属含量的统计特征比较
Fig. 2 Comparison of statistics characters of soil heavy metals contents among different sections of the northern slope of Tianshan
Mountains
表 2 天山北坡昭苏−特克斯区段重金属含量的相关性及因子载荷矩阵分析
Table 2 Correlation and factor loading matrix of heavy metals contents of soil from Zhaosu-Tekesi section of the northern slope of
Tianshan Mountains
相关性分析
Correlation analysis
主成分因子
Principal component factor 重金属
Heavy metal
Cu Ni Pb Zn 有机质 Organic matter PC1 PC2 PC3
Cr −0.15 0.51 −0.08 −0.02 −0.54 0.21 0.82 −0.49
Cu 1 0.05 0.60 0.72* −0.44 −0.86 0.14 0.25
Ni 1 0.03 −0.21 −0.71* 0.17 0.87 0.45
Pb 1 0.73* −0.25 −0.86 0.17 0.04
Zn 1 −0.15 −0.92 0.06 −0.29
方差贡献率 Contribution rate of variance (%) 47.93 29.84 12.08
方差累计贡献率 Cumulative contribution rate of variance (%) 47.93 77.77 89.85
*和**分别表示 0.05和 0.01水平(双侧)上显著相关, 下同。* and ** indicate significant correlation at 0.05 and 0.01 levels (bilateral), respec-
tively. The same below.


图 3 天山北坡不同区段土壤重金属污染指数比较
Fig. 3 Comparison of heavy metals pollution index of soil from
different sections of the northern slope of Tianshan Mountains
能是成土母质。PC2贡献率是 29.84%, Cr、Ni具有较
大的载荷, 分别为 0.82, 0.87。昭苏−特克斯区段是农
牧业区[16], 所以 PC2因子除了受自然因子影响外, 还
主要受农业的影响。PC3贡献率为 12.08%, Cr、Cu、
Ni具有较大的载荷, 从表 1可知, 这些元素的超标率
较低, 所以 PC3的主要来源可能是自然因子。
2.4.2 新源−巴音布鲁克区段
新源−巴音布鲁克区段重金属含量相关性分析
(表 3)结果表明: Cr与 Cu、Cr与 Zn、Cu与 Pb在 0.05
水平上正相关; Cr与 Ni、Cu与 Ni、Cu与 Zn在 0.01
水平上显著正相关。说明 Cr 与 Cu、Cr 与 Zn、Cu
与 Pb、Cr与 Ni、Cu与 Ni、Cu与 Zn污染来源可能
是相同的。对重金属含量进行主成分分析(表 3)可得
888 中国生态农业学报 2013 第 21卷


2个主成分因子, PC1的贡献率 67.58%, Cr、Cu、Ni、
Zn具有较大的载荷因子。从表 1可知这些元素平均
含量超过了土壤背景值, 且 Zn、Cr、Ni的超标率分
别为 42.9%、21.4%、21.4%(表 1), 说明 Zn、Cr、
Ni 的污染来源不仅受成土母质影响, 人为源的输入
也对其产生了明显影响。相关研究表明, Zn 主要来
源于汽车轮胎的老化磨损[19], Cu、Zn来源于汽油、
车体的磨损等; 交通活动产生的灰尘经外力扬起沉
积在周围土壤中, 导致土壤中 Pb、Zn 和 Cu 含量
升高[20]; 土壤中的Ni污染来源于工业污染和矿山开
采[21]。所以主成分 PC1的主要来源是交通工业活动。
PC2的贡献率为 22.47%, Pb在 PC2上具有较大的载
荷, 载荷系数为 0.84(表 3), 从表 1 可知, Pb 含量没
有超标, 所以主成分 PC2的主要来源是自然因子。
表 3 天山北坡新源−巴音布鲁克区段重金属含量的相关性及因子载荷矩阵分析
Table 3 Correlation and factor loading matrix of of heavy metals contents of soil from Xinyuan-Bayinbuluke section in the northern
slope of Tianshan Mountains
相关性分析
Correlation analysis
主成分因子
Principal component factor 重金属
Heavy metal
Cu Ni Pb Zn 有机质 Organic matter PC1 PC2
Cr 0.58* 0.93** 0.05 0.66* 0.09 −0.83 −0.48
Cu 1 0.72** 0.65* 0.79** 0.59 −0.91 0.32
Ni 1 0.24 0.72** 0.15 −0.92 −0.29
Pb 1 0.33 0.57 −0.48 0.84
Zn 1 0.35 −0.88 −0.02
方差贡献率 Contribution rate of variance (%) 67.58 22.47
方差累计贡献率 Cumulative contribution rate of variance (%) 67.58 90.05

2.4.3 巴里坤−伊吾区段
对巴里坤−伊吾区段土壤重金属含量进行相关性
分析(表 4)可发现: Cr与 Cu、Cr与 Ni、Cr 与 Pb、Cr
与 Zn、Cu与 Ni、Cu与 Pb、Cu与 Zn、Ni与 Pb、Ni
与 Zn、Pb与 Zn之间高度相关, 相关系数分别为 0.96、
0.93、0.87、0.92、0.89、0.87、0.89、0.84、0.84、0.89,
并且通过了 0.01 水平的检验, 说明这些元素的污染来
源是相同的或者污染来源是复合的。对重金属含量进
行主成分分析(表 4)可以得到 1个主成分, PC1的贡献
率为 91.22%, Cr、Cu、Ni、Pb、Zn具有较大载荷, 分
别是 0.98、0.97、0.95、0.94、0.95。从表 1 可知: 此
区段 Cu、Zn、Cr、Ni超标率分别是 30%、95%、90%、
95%, 说明该区段 0~40 cm 土层重金属污染来源不仅
受自然因子的影响, 还受人为因素影响。
表 4 天山北坡巴里坤−伊吾区段重金属含量的相关性及因子载荷矩阵分析
Table 4 Correlation and factor loading matrix of of heavy metals contents of soil from Balikun-Yiwu section in the northern slope
of Tianshan Mountains
相关性分析
Correlation analysis
主成分因子
Principal component factor 重金属
Heavy metal
Cu Ni Pb Zn 有机质 Organic matter PC1
Cr 0.96** 0.93** 0.87** 0.92** 0.29 −0.98
Cu 1 0.89** 0.87** 0.89** 0.37 −0.97
Ni 1 0.84** 0.84** 0.29 −0.95
Pb 1 0.89** 0.16 −0.94
Zn 1 0.04 −0.95
方差贡献率 Contribution rate of variance (%) 91.22
累计方差贡献率 Cumulative contribution rate of variance (%) 91.22

3 讨论
相同气候条件下土壤重金属含量与土壤理化特
性、成土母质、类型和利用类型等有关系[22−23]。
天山北坡巴里坤−伊吾区段的成土母质为坡积、
冲洪积/湖积物等, 而昭苏−特克斯区段、新源−巴音
布鲁克区段的土壤质地为薄厚不等的黄土状物质。
天山北坡昭苏−特克斯区段、新源−巴音布鲁克区段
主要土壤类型是黑钙土、粟钙土, 而巴里坤−伊吾区
段主要土壤类型是淡粟钙土、棕钙土、草甸土和盐
土 4 个类型。成土母质的不同是造成天山北坡东、
西、中段土壤重金属含量差别的主要原因。
实地考察以及相关记录表明: 位于天山北坡东
段的巴里坤−伊吾区段具有丰富的旅游资源、煤炭资
源、风能资源以及草场资源。近几十年来, 这些资
源的开发利用强度逐年增大。相比, 天山北坡昭苏−
第 7期 穆叶赛尔·吐地等: 天山北坡土壤重金属含量的分布特征及其来源解释 889


特克斯区段和新源−巴音布鲁克区段的农牧业、旅游
业比较发达, 但发展进程和速度没有天山北坡东段
快。由于人类活动包括工业、农业和交通等都会引
起土壤重金属含量增大并且产生污染。因此, 巴里
坤−伊吾区段工业、交通、农业、旅游业的快速发展
是造成该区段土壤重金属含量比天山北坡昭苏−特
克斯区段、新源−巴音布鲁克区段高的最主要原因。
新源−巴音布鲁克区段各个重金属含量的变异
系数比昭苏−特克斯区段大 , 因为该区段的人类活
动除了农牧业之外还有一定的旅游业, 所以该区段
人类活动的强度比昭苏−特克斯区段大。巴里坤−伊
吾区段各个重金属变异系数比其他两段较大, 因为
该区段是新疆与内地的交通枢纽, 又是全国比较大
的煤矿区、旅游区, 所以该区段的人类活动影响比
较大。
4 结论
(1)从天山北坡土壤重金属含量的基本统计特征
比较可以发现: 巴里坤−伊吾区段的土壤重金属 Cr、
Cu、Ni、Pb、Zn 含量平均值比新源−巴音布鲁克区
段、昭苏−特克斯区段高; 新源−巴音布鲁克区段比
昭苏−特克斯区段高。天山北坡土壤重金属 Cr、Cu、
Ni、Pb、Zn含量最大值以巴里坤−伊吾区段最大。
(2)由天山北坡土壤重金属含量污染指数比较可
以发现: 天山北坡巴里坤−伊吾区段重金属 Cr、Cu、
Ni、Pb、Zn含量的单因子污染指数及综合污染指数
比新源−巴音布鲁克区段、昭苏−特克斯区段高; 新
源−巴音布鲁克区段比昭苏−特克斯区段高。
(3)天山北坡巴里坤−伊吾区段土壤重金属含量
除了受成土母质的影响外, 还受人为因素(交通、工
业、农业、旅游业)的影响; 新源−巴音布鲁克区段土
壤重金属含量除了受成土母质影响外, 还受人为因
素(交通、 工业、旅游业)的影响; 昭苏−特克斯区段
土壤重金属含量除受成土母质的影响外, 该区域段
的农业开发也有一定影响。
因经济发展程度以及各个区段资源优势的不同
造成的人为因素对各个区段的影响程度不同, 这是
导致天山北坡不同区段土壤重金属含量差异的主要
原因。
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