浑善达克沙地地表沉积物易溶盐的空间分布特征及其影响因素

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2026.00115

摘要/Abstract

摘要：

沙漠/沙地地表沉积物易溶盐不仅深刻影响着区域岩石风化和全球盐分循环，也是土壤盐碱化的重要诱因，其空间分布特征被认为主要受控于气候因素，然而在人类活动显著的中国东部沙地，其主控因素仍不清楚。本文测定了浑善达克沙地78个地表沉积物易溶盐的水化学综合指标和10种主要离子，利用冷热点分析、标准差椭圆分析和双变量图对各离子的空间分布特征及其影响因素进行了分析。结果表明：浑善达克沙地78个地表沉积物TDS（溶解性固体总量）和pH的均值仅为15.61 mg·L^-1和5.88，属阿列金水化学分类法重碳酸盐和碳酸盐类、钙质组。沙地东、西部地表沉积物易溶盐空间分异明显，西部以HCO $3 -$ 、Ca²⁺为主，NO₃^-的含量较低，属阿列金Ⅰ型水；东部受人类活动的影响NO $3 -$ 含量明显增加，属阿列金Ⅱ和Ⅲ型水。易溶盐各离子按空间分布特征可分为3类：Ⅰ类易溶盐离子包括HCO $3 -$ 、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、K⁺和F^-，其冷、热点区分别分布在沙地东、西部；Ⅱ类易溶盐离子包括Cl^-和NH $4 +$ ，冷、热点区不显著；Ⅲ类易溶盐离子包括SO $4 2 -$ 和NO $3 -$ ，冷、热点区与Ⅰ类易溶盐离子相反。从Ⅰ类到Ⅱ类和Ⅲ类易溶盐离子，其标准差椭圆重心不断向东偏移。包括HCO $3 -$ 、Ca²⁺在内的Ⅰ类易溶盐离子的空间分布主要受控于气候因素，而NO $3 -$ 受人类畜牧活动的影响显著。主要离子HCO $3 -$ 、Ca²⁺来源于碳酸盐岩溶解，而NO $3 -$ 来源于人为污染，其他非主要离子则来源于粉尘、降水和硅酸盐岩风化。

关键词: 浑善达克沙地, 地表沉积物, 易溶盐, 水化学, 影响因素

Abstract:

Soluble salts in surface sediments of deserts and sandy lands exert profound impacts on regional rock weathering and global salt cycling， and also act as a critical trigger for soil salinization. Their spatial distribution patterns are primarily governed by climatic factors. Nevertheless， the dominant controlling factors remain unclear for sandy lands in eastern China that experience intense human activities. In this study， hydrochemical parameters and ten major ions were measured from 78 surface sediment samples collected in the Hunshandake Sandy Land. Cold-hot spot analysis， standard deviational ellipse and bivariate plots were adopted to explore the spatial distribution patterns and influencing factors of various ions. The results show that the average total dissolved solids and pH value are 15.61 mg·L⁻¹ and 5.88 respectively. The water chemistry belongs to the bicarbonate-carbonate type and calcium group classified by Alekin method. Obvious spatial differentiation of soluble salts exists between the western and eastern parts of the sandy land. The western area is dominated by HCO $3 ⁻$ ^{and Ca²⁺ with low NO $3 ⁻$ concentration， corresponding to Alekin Type I water. Influenced by human activities， NO $3 ⁻$ content rises distinctly in the eastern region， which is categorized as Alekin Type II and Type III water. All soluble ions are classified into three groups based on spatial distribution characteristics. Group I consists of HCO $3 ⁻$ ， Ca²⁺， Na⁺， Mg²⁺， K⁺ and F^-， with cold and hot spots distributed across the western and eastern sandy land. Group II includes Cl^- and NH $4 +$ ， showing insignificant cold-hot spot differentiation. Group III comprises SO $4 2 -$ and NO $3 ⁻$ ， whose cold and hot spots present an opposite distribution pattern to Group I. The gravity center of standard deviational ellipses shifts gradually eastward from Group I to Group II and Group III. Climatic factors primarily control the spatial distribution of Group I ions including HCO $3 ⁻$ and Ca²⁺， while NO $3 ⁻$ is strongly affected by livestock breeding activities. Major ions HCO $3 ⁻$ and Ca²⁺ derive from carbonate rock dissolution， NO $3 ⁻$ originates from anthropogenic pollution， and other minor ions are sourced from atmospheric dust， precipitation and silicate rock weathering.}

Key words: Hunshandake Sandy Land, surface sediment, soluble salts, hydrochemistry, influencing factors

中图分类号:

P342

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图/表 12

图1 研究区概况注：基于内蒙古自治区自然资源厅标准地图服务网站审图号蒙S（2023）037号标准地图制作，底图边界无修改。降雨量、蒸发量数据来源于资源环境科学数据平台2011—2024年中国气象要素各年度平均状况数据集（https：//www.resdc.cn/）

Fig.1 Sketch map of the study area

表1 易溶盐浸提液水化学综合指标和各离子含量

Table 1 The synthetic parameters and ion contents in extraction solution from soluble salt

样品类型	统计值	TDS	pH	HCO $3 -$	Ca²⁺	Na⁺	Mg²⁺	K⁺	F^-	Cl ^-	SO $4 2 -$	NH $4 +$	NO $3 -$	HCO $3 -$ +Ca²⁺ +NO $3 -$ 当量占比/%	包含样品编号
阿列金Ⅰ型(n=49)	最小值	4.00	4.54	6.14	1.64	0.23	0.26	0.72	0.04	0.11	0.02	0.00	0.01	58.01	1~18、20~33、36~45、48、56、58、66、70、72、73
	最大值	50.80	6.54	114.29	19.62	6.66	6.28	12.05	0.92	7.61	2.41	0.42	7.63	89.14
	均值	16.66	5.69	33.66	7.05	1.27	1.51	2.29	0.22	0.55	0.52	0.04	1.77	75.34
	标准差	11.04	0.60	30.25	4.85	1.42	1.45	1.99	0.22	1.07	0.60	0.07	1.75	7.09
	变异系数	0.66	0.11	0.90	0.69	1.12	0.96	0.87	0.99	1.93	1.16	1.91	0.99	0.09
阿列金Ⅱ型(n=3)	最小值	6.00	4.51	1.56	2.22	0.21	0.41	0.43	0.00	0.15	0.16	0.00	0.36	57.35	57、60、67
	最大值	22.70	6.78	13.12	7.93	0.94	1.55	2.23	0.25	0.65	1.67	0.15	15.90	79.84
	均值	13.52	6.18	5.43	4.14	0.45	0.93	1.07	0.09	0.33	0.70	0.02	4.21	69.38
	标准差	4.91	0.52	2.13	1.32	0.16	0.27	0.50	0.06	0.12	0.39	0.03	4.40	5.63
	变异系数	0.36	0.08	0.39	0.32	0.36	0.29	0.46	0.67	0.38	0.55	1.41	1.04	0.08
阿列金Ⅲ型(n=26)	最小值	9.60	6.06	5.60	2.64	0.33	0.67	0.57	0.06	0.33	0.82	0.01	1.73	49.68	19、34、35、46、47、49、50、51、52、53、54、55、59、61、62、63、64、65、68、69、71、74、75、76、77、78
	最大值	29.60	6.32	8.71	4.50	1.22	1.36	2.57	0.20	1.48	6.74	0.02	3.17	70.99
	均值	16.67	6.19	7.05	3.59	0.64	0.93	1.29	0.12	0.73	2.85	0.02	2.35	62.95
	标准差	11.22	0.13	1.57	0.93	0.50	0.37	1.11	0.07	0.66	3.37	0.01	0.74	11.58
	变异系数	0.67	0.02	0.22	0.26	0.77	0.40	0.86	0.61	0.90	1.18	0.34	0.32	0.18
全部水型(n=78)	最小值	4.00	4.51	1.56	1.64	0.21	0.26	0.43	0.00	0.11	0.02	0.00	0.01	49.68	1~78
	最大值	50.80	6.78	114.29	19.62	6.66	6.28	12.05	0.92	7.61	6.74	0.42	15.90	89.14
	均值	15.61	5.88	23.23	5.95	0.97	1.29	1.84	0.17	0.48	0.67	0.03	2.61	72.88
	标准差	9.45	0.61	27.54	4.16	1.19	1.19	1.71	0.19	0.86	0.88	0.06	3.09	7.55
	变异系数	0.61	0.10	1.19	0.70	1.23	0.92	0.93	1.09	1.77	1.31	1.90	1.18	0.10

表1 易溶盐浸提液水化学综合指标和各离子含量

Table 1 The synthetic parameters and ion contents in extraction solution from soluble salt

样品类型	统计值	TDS	pH	HCO $3 -$	Ca²⁺	Na⁺	Mg²⁺	K⁺	F^-	Cl ^-	SO $4 2 -$	NH $4 +$	NO $3 -$	HCO $3 -$ +Ca²⁺ +NO $3 -$ 当量占比/%	包含样品编号
阿列金Ⅰ型(n=49)	最小值	4.00	4.54	6.14	1.64	0.23	0.26	0.72	0.04	0.11	0.02	0.00	0.01	58.01	1~18、20~33、36~45、48、56、58、66、70、72、73
	最大值	50.80	6.54	114.29	19.62	6.66	6.28	12.05	0.92	7.61	2.41	0.42	7.63	89.14
	均值	16.66	5.69	33.66	7.05	1.27	1.51	2.29	0.22	0.55	0.52	0.04	1.77	75.34
	标准差	11.04	0.60	30.25	4.85	1.42	1.45	1.99	0.22	1.07	0.60	0.07	1.75	7.09
	变异系数	0.66	0.11	0.90	0.69	1.12	0.96	0.87	0.99	1.93	1.16	1.91	0.99	0.09
阿列金Ⅱ型(n=3)	最小值	6.00	4.51	1.56	2.22	0.21	0.41	0.43	0.00	0.15	0.16	0.00	0.36	57.35	57、60、67
	最大值	22.70	6.78	13.12	7.93	0.94	1.55	2.23	0.25	0.65	1.67	0.15	15.90	79.84
	均值	13.52	6.18	5.43	4.14	0.45	0.93	1.07	0.09	0.33	0.70	0.02	4.21	69.38
	标准差	4.91	0.52	2.13	1.32	0.16	0.27	0.50	0.06	0.12	0.39	0.03	4.40	5.63
	变异系数	0.36	0.08	0.39	0.32	0.36	0.29	0.46	0.67	0.38	0.55	1.41	1.04	0.08
阿列金Ⅲ型(n=26)	最小值	9.60	6.06	5.60	2.64	0.33	0.67	0.57	0.06	0.33	0.82	0.01	1.73	49.68	19、34、35、46、47、49、50、51、52、53、54、55、59、61、62、63、64、65、68、69、71、74、75、76、77、78
	最大值	29.60	6.32	8.71	4.50	1.22	1.36	2.57	0.20	1.48	6.74	0.02	3.17	70.99
	均值	16.67	6.19	7.05	3.59	0.64	0.93	1.29	0.12	0.73	2.85	0.02	2.35	62.95
	标准差	11.22	0.13	1.57	0.93	0.50	0.37	1.11	0.07	0.66	3.37	0.01	0.74	11.58
	变异系数	0.67	0.02	0.22	0.26	0.77	0.40	0.86	0.61	0.90	1.18	0.34	0.32	0.18
全部水型(n=78)	最小值	4.00	4.51	1.56	1.64	0.21	0.26	0.43	0.00	0.11	0.02	0.00	0.01	49.68	1~78
	最大值	50.80	6.78	114.29	19.62	6.66	6.28	12.05	0.92	7.61	6.74	0.42	15.90	89.14
	均值	15.61	5.88	23.23	5.95	0.97	1.29	1.84	0.17	0.48	0.67	0.03	2.61	72.88
	标准差	9.45	0.61	27.54	4.16	1.19	1.19	1.71	0.19	0.86	0.88	0.06	3.09	7.55
	变异系数	0.61	0.10	1.19	0.70	1.23	0.92	0.93	1.09	1.77	1.31	1.90	1.18	0.10

图2 易溶盐各离子的分布特征

Fig.2 Distribution patterns of soluble salts ions

图3 Maucha图指示的易溶盐离子的绝对含量和相对含量

Fig.3 The absolute and relative contents of soluble salt ions indicated by the Maucha diagram

图4 易溶盐10种离子冷热点及标准差椭圆空间分布格局注：圆的直径大小表示各离子的含量。因不同离子含量差异较大，故进行了归一化处理，用最小值圆表示各离子含量的最小值，用最大值圆表示各离子含量的最大值

Fig.4 Cold-hot spots and standard deviational ellipse distribution of ten soluble salt ions

图5 经度与地表沉积物10种易溶盐离子含量的关系

Fig.5 Correlations between longitude and contents of ten soluble salt ions

图6 多年平均降水量与10种易溶盐离子含量的关系

Fig.6 Correlations between annual mean precipitation and contents of ten soluble salt ions

图7 多年平均蒸散发与10种易溶盐离子含量的关系

Fig.7 Correlations between annual mean evapotranspiration and contents of ten soluble salt ions

图8 沙漠地表沉积物易溶盐的TDS-气候要素双变量图

Fig.8 Bivariate relationship between TDS of soluble salt and climatic factors in surface desert sediments

图9 易溶盐离子比值双变量图指示的人类活动情况

Fig.9 Human activities indicated by ion ratios of soluble salts in bivariate diagrams

图10 多年平均年末牲畜头数密度分布格局（2009—2019年）注：多年平均年末牲畜头数密度（2009—2019年）基于历年《锡林浩特市统计年鉴》和《赤峰市统计年鉴》

Fig.10 Distribution pattern of year-end livestock density （2009-2019）

图11 易溶盐离子/离子比值双变量图指示的Ca2+、Mg2+与HCO3-的来源

Fig.11 Sources of Ca2+， Mg2+ and HCO3- indicated by ions /ion ratios of soluble salts in bivariate diagrams

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