长期苹果园栽培导致中国黄土高原重金属选择性积累及中等生态风险

果树下的土壤为何关系到你餐盘上的食物

苹果是数百万人的日常主食，中国是全球最大的苹果生产国。但那些帮助果园取得高产的化肥和农药喷洒，也可能在土壤中留下看不见的有毒金属痕迹。本研究在中国黄土高原的一个主要苹果产区，对树下土壤进行了调查，考察数十年高强度栽培如何改变土壤、重金属累积了多少，以及这对长期环境安全和可持续果品生产可能意味着什么。

梳理数十年的果园演变

研究者在陕西省洛川县开展工作，该县是苹果生产的核心区，果园在近几十年迅速扩张。研究没有只取表层土的一次性样本，而是建立了从新栽到30年树龄的果园“时间序列”，所有样地均位于同一种类的黄土上。每个地点采集了两个土层样本，0–20厘米和20–40厘米，并与位于110厘米的较少受扰动的深层土作为当地背景进行对比。研究测定了常见重金属——汞、铜、锌、砷、铅和铬，以及pH、有机质和养分等基本土壤性质。

哪些金属在积累——哪些没有

这些土壤呈碱性，富含有机质和养分，典型于高度管理的果园。所有测得的金属在表层含量均高于下层，但只有三种金属——汞、铜和铅——随果园年限呈明显增加。30年间，汞相对于背景水平约每年上升4.3%，而铜和铅的增长速度较慢。锌、砷和铬则随时间基本保持稳定，表明并非所有金属都以相同方式响应长期耕种。总体来看，六种金属的综合污染指数在两个深度均属于“中等”类别：虽非灾难性，但明显高于自然水平且呈上升趋势，某些元素尤为突出。

追溯金属的来源

为弄清金属来源，研究团队使用了一种能分离数据中重叠信号的统计工具。结果很有特点。对于铜、铅、锌、砷和铬，新增负荷大部分可追溯到化肥和有机改良物（如粪肥与堆肥），这些物料常带有少量但持续的这些元素。相比之下，汞呈现不同的来源模式。在两个土层中，约四分之三的土壤汞与大气沉降有关——来自燃煤和工业活动的污染通过空气输送，沉降到耕地并逐步锁定在土壤中。

对生态系统的风险，而不仅是图表上的数字

研究不仅统计了金属总量，还估算了这些水平转化为生态风险的程度。按毒性加权后，汞仍然占主导地位。所有金属的综合生态风险在两个土层均被评为“较大”，尽管除汞外大多数单一金属本身仍仅表现为低风险。重要的是，分析侧重于土壤中总量，而非植物或生物体实际能够吸收的可利用性，因此这些发现应被视为警示信号，而非对消费者造成直接伤害的证据。然而，局部“热点区”的存在和长期的稳步累积，突显了若不加以控制这些趋势将带来的危险。

这对苹果与环境意味着什么

对果园管理者和政策制定者而言，结论明确：黄土高原长期的苹果栽培正在悄然使土壤积累某些重金属，尤其是汞、铜和铅。尽管当前水平并非极端，但已属于中等污染并构成不可忽视的生态风险。鉴于化肥是大多数金属的主要来源，更明智的肥料选择和降低施用量可减缓或逆转铜、铅、锌、砷和铬的累积。而汞主要由空气污染驱动，则需要从燃煤和工业排放着手进行更广泛的减排控制。两者结合，有助于确保养育中国苹果树的土壤在未来仍然健康、富产且安全。

引用: Pan, H., Chen, Z., Jing, G. et al. Long-term apple orchard cultivation drives selective accumulation and moderate ecological risk of heavy metals in loess Plateau, China. Sci Rep 16, 5699 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36342-3

关键词: 苹果园, 重金属, 化肥污染, 大气沉降, 土壤生态风险