西北高原所在三江源高寒草地土壤潜在有毒元素研究方面获新发现-自然与人为因素协同影响分布格局

中国科学院西北高原生物研究所青海三江源草地生态系统国家野外科学观测站基于长期研究，从自然与人为双因素视角出发，系统解析了三江源区域土壤中铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）、砷（As）、汞（Hg）五种潜在有毒元素的空间分布规律及关键驱动因子，明确了人为活动与自然条件对土壤PTEs累积的综合影响，为三江源区域生态环境保护与精准管理提供了重要科学支撑。

三江源作为青藏高原核心区域，其土壤质量不仅维系着区域生态系统稳定，更对全球生态平衡具有不可替代的战略价值。近年来，受全球气候变暖与人类活动加剧的双重胁迫，该区域土壤潜在有毒元素累积问题日益突出，PTEs污染已成为威胁三江源生态环境安全的不可忽视的因素。在此背景下，阐明自然与人为多因素对土壤PTEs的综合调控机制，破解其分布规律不明的难题，成为推动区域生态保护高质量发展的关键。

为破解这一核心问题，研究团队通过区域系统性采样、数据监测与综合分析，对三江源高寒草原土壤中五种核心潜在有毒元素展开全面研究，重点解析其空间分布特征与驱动机制。研究发现，三江源区域土壤潜在有毒元素含量呈现出显著的南高北低空间异质性，且具有明显的表聚性特征。在海拔梯度上，受降水与植被盖度的协同作用影响，土壤潜在有毒元素含量随海拔升高表现出先增加后减少的变化规律。进一步研究揭示了环境因子对不同土层PTEs累积的差异化驱动模式：外部环境趋同与内部驱动分层的各类环境因子协同作用，使得0-10cm表层土壤的PTEs累积主要受植物与土壤因子的协同调控，而10-20cm土层的PTEs含量则更依赖于土壤理化性质与土壤母质的控制。定量源解析结果显示，人为源已成为主导表层土壤PTEs变异的核心因素，其累计贡献占比约达76.5%。其中，交通排放与燃料燃烧贡献占比32.1%，是导致铅（Pb）元素呈现显著表聚性及“距离衰减”效应的首要来源。

尽管三江源地区土壤PTEs整体污染风险较低，但人为活动的影响已十分显著。基于此，研究团队建议三江源区域实施差异化空间防控策略：在南部及东部区域，优先建立针对交通排放等外源输入的源头阻控机制；在西北部区域，则侧重加强土壤PTEs背景值监测，通过精准防控实现高寒生态系统环境质量的科学化、精细化管理。

图1 三江源地区土壤潜在毒性元素含量、综合污染指数及潜在生态风险指数的空间分布

图2 海拔、气候、植被、土壤养分及人为干扰因子对综合污染指数的影响

图3 不同土层中基于 PMF 模型解析的潜在毒性元素（PTEs）源谱及相对贡献占比：(a) 0~10 cm 土层、(b) 10~20 cm 土层

研究成果以 Spatial Distribution and Key Driving Factors of Soil Potentially Toxic Elements in Sanjiangyuan Alpine Grasslands—A Dual-Factor Perspective of Natural and Anthropogenic Drivers 发表在 Land Degradation & Development（中国科学院2区，IF = 3.7）。西北高原所三江源站张煜坤工程师为第一作者、赵亮研究员为通讯作者。该研究获得青海省帅才科家（2024-SF-102）项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/ldr.70476