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本文通过对黑河中游张掖市民乐县、甘州区、临泽县、高台县等区域农田土壤及玉米植株中5种重金属Cu、Zn、Ni、Cd、Pb的含量进行测定,结合传统统计学、地统计学及GIS对研究区农田土壤、玉米根以及玉米籽中重金属含量的统计特征、空间变异结构及空间分布特征、富集迁移特征等进行了分析。研究结果表明：(1)研究区土壤重金属含量平均值由大到小依次为Zn>Ni>Cu>Pb>Cd,其平均含量均超过了绿洲土壤背景值,表明研究区土壤已经不同程度出现了Zn、Ni、Cu、Pb、Cd的累积。研究区土壤重金属Cu、Zn、Ni、Cd的空间分布呈现自中部向西北和东南两侧递减的趋势,且西北部的含量整体要高于东南部；土壤Pb含量的分布规律并不明显,其含量较高的区域主要集中在中部甘州区。研究表明,研究区土壤Cu、Zn、Ni、Cd的空间分布特征主要受北细南粗的土壤质地、北高南低的土壤pH值等结构性因素以及中部甘州区、临泽县长期大量地使用化肥等随机性因素共同影响；土壤Pb的空间分布规律主要受公路交通运输产生的尾气污染等随机性因素影响。(2)研究区土壤Cu、Zn、Ni、Cd、Pb的土壤污染累积指数平均值均超过了1,表明种植灌溉等一系列人类活动已经对土壤中重金属含量产生了累积的影响：土壤Cu、Zn、Ni、Cd、Pb的单因子污染指数平均值均小于1,表明总体上看研究区土壤中重金属的累积尚未威胁到农业生产以及人类健康；研究区土壤内梅罗综合污染指数最大值为0.96,平均值为0.68,结合评价分级标准,表明研究区土壤的重金属含量尚处于清洁范围之内,其土壤环境质量现状良好。(3)玉米根中重金属含量的平均值由大到小依次为Zn>Ni>Cu>Pb>Cd,玉米籽中重金属含量平均值由大到小依次为Zn>Cu>Ni>Pb>Cd。研究区玉米根Cu的含量自中西部向东南部逐渐递减,含量低值位于民乐县；Zn、Ni、Cd、Pb呈西北部含量低、东南部含量高的空间分布格局。除Cu以外,玉米根中其他重金属含量的空间分布特征与对应土壤重金属的空间分布规律差异较大,说明玉米根对重金属的积累除了受土壤重金属全量影响之外,还受其他多种因素,如土壤类型、可供根系直接吸收利用的重金属形态与浓度、有机质和pH值等的影响。研究区玉米籽Cu的含量分布呈西北部高东南部低的趋势；Zn、Ni、Cd、Pb的含量同样呈西北低东南高的分布格局,表明在研究区玉米籽中重金属的含量较大程度的受到玉米根中对应重金属含量的影响。(4)研究区玉米重金属的单因子污染指数平均值均小于1,综合污染指数平均值均小于0.5,研究区内的玉米样品均属清洁等级,由此表明该研究区玉米质量较好,尚没有重金属的污染风险。(5)玉米不同器官对土壤重金属元素的富集系数以Zn最高,以Pb最低,且玉米根中各重金属的富集系数均高于玉米籽中对应重金属的富集系数。各重金属元素平均富集系数在根中的顺序为Zn>Ni>Cu>Cd>Pb,在籽中为Zn>Cu>Ni>Cd>Pb。玉米植株中各重金属的迁移能力由大到小依次为Zn>Cu>Pb>Cd>Ni,表明Zn、Cu作为植物生长的必需元素,更容易从地下部分向地上部分转运。