随着我国目前工业的发展和化石燃料大量不合理的利用，以及农药化肥不合理的施用，使得目前土壤重金属污染已日趋严重，对土壤生态环境和动植物的生长构成了一定的威胁^[1-2]；据估计，在中国有近2 000万hm²耕地土壤已经受到重金属污染^[3]，尤其是矿区附近农田土壤受重金属污染程度更加严重^[4-5]。土壤重金属污染可通过食物链危及人类健康，土壤重金属总量被认为是影响农产品安全的重要因素，也是影响果品中重金属含量的主因之一，已成为全球关注的主要环境问题之一^[6-7]。

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，发展绿色、有机农业是目前农业发展的新思路，也是保障食品的安全问题的重要手段之一。猕猴桃是一种维生素C含量极为丰富的藤本浆果果树^[8]，具有较高的食用价值和一定的保健效果。湖南省湘西自治州是我国主要猕猴桃生产基地之一，目前猕猴桃已成为该地区的主要农业发展项目之一。其种植地土壤环境的好坏将直接影响到猕猴桃质量、价值的高低以及食用者的身体健康。经过多年的栽植及各类肥料的使用，土壤环境是否还能保持以往的清洁，是否还能达到有机、绿色生产基地的标准，是当地栽植者和消费者所关心的问题。因此，对湖南省湘西自治州猕猴桃生产基地土壤中主要重金属元素（镉、汞、砷、铅、铬）的累积状况进行研究是非常有必要的。本试验对该地区土壤重金属含量进行实时监控，并对数据进行了科学分析，摸清了土壤重金属现状、污染程度及分布，做到及时发现问题、解决问题，为确保猕猴桃果园土壤用地的长期安全提供参考；对保护耕地、提高猕猴桃质量、保证农产品安全有着一定的现实意义和实用价值，同时也是可持续发展绿色农业的重要保障。

湖南省湘西自治州地处湘鄂黔渝四省（市）交界处、武陵山脉由北东向南西斜贯全境，气候温和，雨量充沛，森林资源丰富，是我国猕猴桃主要生产分布区域。猴桃已经发展成为当地农村支柱产业，对改善农村经济状况起到了举足轻重的作用。目前，湘西猕猴桃种植面积发展到0. 67万hm²，正常年产量达5万t，使湘西果农增加现金收入1 000万元以上，带动20万农民脱贫致富，已占全国猕猴桃总产量的20%，湘西已成为中国南方猕猴桃鲜果主要供应基地之一^[9-10]。

2015年5月，在主要猕猴桃园区取土，果园土壤取样深度0~40 cm。采用蛇形布点法，每个园区取15~20个点；采完后，取出碎砖石，用手将土壤捏碎、装袋，带回实验室及时风干、研磨、过0. 25 mm铁筛。按照四分法装袋备用，每份样品留取1 kg，装入标记序号的塑料袋中。2015年9月，在每个园区的四周分别选取15~20株猕猴桃，摘取叶、枝、果。在每棵树的四周随机摘取嫩叶、功能叶和老叶，装入袋中；同样在树的四周随机摘取新生枝、一年生枝和多年生枝，装入袋中；在树的四周摘取生长状况良好的、具有一定价值的果实。各摘取5.0 kg及以上，样品先用自来水充分冲洗以去除粘附于植物样品上的泥土和污物，再用去离子水冲洗，沥去水分，晾干。各样品采集的基本情况见表 1。

表 1　土壤样品的基本情况 Table 1　Information of soil sample

表选项

按照GB/T 5009.11—2003、GB 5009.12—2010、GB/T 5009.15—2003的规定，进行样品预处理和含量测定。采用原子吸收分光光度计分析铬（Cr）、铅（Pb）和镉（Cd），用原子荧光光度计分析汞（Hg）和砷（As），土壤pH值采用Orion酸度计测定；每个样品做3次重复。

采用单因子污染指数进行评价，其评价模式为：

式中：P_i为污染物i的单项污染指数；C_i为污染物i的实测浓度；S_i为国家规定绿色食品土壤重金属含量标准，S_i具体见表 2。评价标准按公布的土壤环境质量标准计算^[11]。如果P_i < 1，则说明未受该元素的污染，判定为合格；如果规定的5种有害物质有1项P_i>1，表示受到污染，判定为不合格。

表 2　中华人民共和国土壤环境质量标准（GB 15618—1995，酸性土壤）与食品安全国家标准（GB 2762—2012） Table 2　Environmental Quality Standard for Soils/Food Safety Standards

表选项

采用SAS软件对土壤质量环境进行综合污染指数评价，其评价模式为：P_综＝1/n×∑W_i ×P_i

式中：P_i为污染物i的单项污染指数，W_i为各种重金属的权重^[12]（铅：0.108 6，镉：0.108 6，汞：0.437 8，砷：0.260 8，铬：0.044 2）。评价标准按公布的土壤环境质量标准计算^[13]。综合污染指数分级标准，具体见表 3。

表 3　综合污染指数分级标准 Table 3　Aggregate pollution index for evaluation of environmental quality for soil

表选项

将6个地区土壤样品进行5种重金属含量及pH值的测定，结果列于表 4。由表 4可知：6个地区土壤pH值均在4. 50左右，属于偏酸性土壤，选取相对应土壤重金属含量的国家标准值进行分析，6个地区土壤中铅、镉、汞、砷、铬各含量的平均值，除镉含量（0.963 mg·kg^-1）超标外，其他均低于国家标准值。综合6个地区土壤中各重金属含量分析，除湘西保靖县复兴镇洞口潭村土壤中镉（Cd）（4.900 mg·kg^-1＞0.300 mg·kg^-1）、汞（Hg）（0.634 mg·kg^-1＞0.300 mg·kg^-1）超标外，其余地区重金属均低于或远低于国家标准值。可见湘西地区自然环境保护得当，大多地方仍处于原始未开发状态，且猕猴桃种植区远离城市，当地少有工业区，因此对于湘西有机绿色食品的开发具有得天独厚的优越条件。目前绝大部分猕猴桃生产基地中土壤重金属积累较低，仍符合绿色、有机生产基地的条件。

表 4　6个猕猴桃生产区土壤重金属元素含量（mg·kg^-1） Table 4　Contents of heavy metals in soil in six kiwi fruit production areas (mg·kg^-1)

表选项

根据评价土壤质量环境的单因子污染指数计算方法，将所计算的5种重金属单因子污染指数列于表 5。由表 5可知：6个地区土样环境控制指数的单项污染指数P_i，除湘西保靖县复兴镇洞口潭村土壤中镉（Cd）和汞（Hg）大于1以外，其他都小于1。土壤各元素污染指数的高低排列顺序为：镉>汞>铬>砷>铅，其中镉、汞平均指数达到0.700以上，尤其以镉单项污染指数较高。由污染指数分级标准^[14]可知，湘西保靖县复兴镇洞口潭村土壤中镉属于重污染区，汞属于中污染区，需严格控制该地镉、汞等重金属的排放。

表 5　土壤重金属单因子污染指数 Table 5　Single factor pollution index of heavy metals in soil

表选项

由于单项污染指数法无法完全考虑到当地重金属的综合污染情况。采用土地综合污染指数法对污染状况进行评价，评价结果列于表 6。由表 6可知：6个地区土样环境控制指数的综合污染指数P_综都远小于0.7，调查区域土壤总体上清洁；其中有5处基地无重金属污染现象发生，但有1处基地重金属镉（4.900 mg·kg^-1）、汞（0.634 mg·kg^-1）含量超标。目前可能导致土壤重金属超标的原因有很多，例如有些施用的家畜粪便中含有较高镉、汞等重金属，同时有些磷肥中含有一定量的相关重金属元素^[15-17]；再如机动车辆的燃料和轮胎中所含的重金属成分在车辆运行过程中向环境释放也可能导致土壤中的含量偏高^[18]。湘西保靖县复兴镇洞口潭村地处公路旁及河床下游，土壤中重金属日积月累，这可能是该地区镉、汞有所超标的原因之一^[19]。虽当地果实没有受到污染，但存在污染风险，需改良当地土壤，加强监控。为防止重金属的进一步污染应引起有关部门的重视，在发展的同时，要注意维护猕猴桃产区土壤的清洁。

表 6　湘西猕猴桃主要种植地土壤质量综合指数 Table 6　Comprehensive index of soil quality in main planting areas of Western Hunan Province

表选项

将6个地区枝干样品进行5种重金属含量的测定，结果列于表 7。由表 7可知：各地区猕猴桃枝干中铅、镉、汞、砷、铬含量的平均值都非常低，有些甚至低于果实中重金属含量的国家标准值。枝干中铅（Pb）含量≤0.356 mg·kg^-1，相对于土壤中镉含量，猕猴桃枝干对土壤中铅的吸收不明显（小于0.5%）；镉（Cd）含量≤0.158 mg·kg^-1，枝干对镉的吸收量可达12.73%；枝干中汞（Hg）、砷（As）、铬（Cr）的含量均很低，且都远小于土壤中各重金属的含量，对土壤中各重金属的吸收都不明显。猕猴桃树枝干对土壤中镉有较强的吸收能力，其次是对汞（≤2.54%）有稍强的吸收能力；然而对其他重金属吸收不明显，可能因为只有当土壤中某种重金属含量达到一定值时，猕猴桃植株才会对相应的重金属具有较强的吸收能力^[20-22]。

表 7　6个猕猴桃生产区枝干重金属元素含量（mg·kg^-1） Table 7　Contents of heavy metals in branches in six kiwi fruit production areas (mg·kg^-1)

表选项

将6个地区叶片样品进行5种重金属含量的测定，结果列于表 8。由表 8可知：每个地区猕猴桃叶片中铅、镉、汞、砷、铬含量的平均值同样都非常低，且都远低于土壤中各重金属的含量。叶片中铅（Pb）含量≤2.520 mg·kg^-1，相对于土壤中镉含量，米良1号猕猴桃叶片中铅的吸收能力稍强（≤3.27%）。镉（Cd）含量≤0.410 mg·kg^-1，红阳猕猴桃叶片对镉的吸收量较高可达11.25%。汞（Hg）含量≤0.019 mg·kg^-1，米良1号猕猴桃叶片对土壤汞的吸收能力稍强（≤3.00%）。砷（As）、铬（Cr）含量也均很低，同时对土壤中砷、铬的吸收也不明显（小于1.00%）。红阳猕猴桃叶片对土壤中镉有较强的吸收能力，米良1号猕猴桃对铅和汞有稍强的吸收能力，然而对其他重金属吸收不明显。

表 8　6个猕猴桃生产区叶片重金属元素含量（mg·kg^-1） Table 8　Contents of heavy metals in leaves in six kiwi fruit production areas (mg·kg^-1)

表选项

将6个地区果实样品进行5种重金属含量的测定，结果列于表 9。由表 9可知：同样每个地区猕猴桃果实中铅、镉、汞、砷、铬含量的平均值都非常低。每个地区果实中铅（Pb）含量≤0.023 mg·kg^-1，镉（Cd）含量≤0.014 mg·kg^-1，汞（Hg）含量≤0.001 mg·kg^-1，砷（As）含量≤0.007 mg·kg^-1，铬（Cr）的含量≤0.021 mg·kg^-1。综合6个地点土壤重金属含量及猕猴桃植株中重金属含量分析，虽然猕猴桃植株对镉具有较强的吸收能力，虽然湘西保靖县复兴镇洞口潭村土壤中镉（Cd）严重超标（4.900 mg·kg^-1＞0.300 mg·kg^-1），但其果实镉含量并未超标，这可能是由于重金属在果实中的转运积累值比较低^[23]。可见，湘西猕猴桃果实中重金属含量很低，仍属于无污染的绿色水果。

表 9　6个猕猴桃生产区果实重金属元素含量（mg·kg^-1） Table 9　Contents of heavy metals in fruit in six kiwi fruit production areas (mg·kg^-1)

表选项

（1）湘西地区所测6处土壤总体上清洁，其中5处土壤无重金属（As、Hg、Cr、Cd、Pb）污染现象发生，可以安全生产；有1处基地重金属镉、汞含量超标，需进行土壤污染风险管控，或种植其他非食用作物，以防止重金属超标。

（2）猕猴桃属于果实低镉积累果树。米良1号猕猴桃在土壤镉含量达4.900 mg·kg^-1时，枝、叶、根中镉含量有明显的增加，虽果实中镉含量也有相应的增加，但也低于国家标准值。

（3）猕猴桃植株的各部位对各重金属积累平均值之和为，叶片（0.811 mg·kg^-1）＞枝条（0.216 mg·kg^-1）＞果实（0.034 mg·kg^-1），其植株中重金属动态转运、积累的机理还有待进一步的研究。

（4）各基地猕猴桃果实目前均属于无重金属污染的绿色水果，但为避免猕猴桃果实重金属含量超标现象的发生，今后需建立无公害食品的全程监控体系，加强对各种农药、肥料的管理，减少工业排放，保证我国有机猕猴桃生产基地的可持续发展。