摘要:土壤有机碳是陆地生态系统中最大的碳库，在防治土壤退化、保育土壤健康和应对全球气候变化等方面发挥着关键作用。土壤矿物是土壤固相中的重要组成部分，其与土壤有机碳的相互作用直接影响着土壤界面活性、理化性质和肥力状况。矿物碳泵（mineral carbon pump, MnCP）概念强调了土壤矿物在活性有机碳固存中扮演着关键角色，阐述了矿物在土壤有机碳稳定过程中的功能定位。本文以矿物介导的土壤固碳过程为主线，系统梳理了MnCP的概念，详细介绍了MnCP介导的五种固碳机制、影响因素以及相关表征技术发展，并展望了MnCP框架下有待进一步探究的关键科学问题。

摘要:土壤、水体中共存的镉（Cd）、砷（As）极易通过食物链危害人类健康，是亟待解决的全球性环境问题。通过共沉淀-物理混合法制备新型硅-铁改性生物质炭（CMSMB），并通过Cd、As复合污染水体吸附试验与土壤培养试验探究其修复能力与机理。结果表明，CMSMB对Cd（Ⅱ）、As（Ⅲ）复合污染修复效果优异，最大吸附容量分别为272.73和17.59 mg·g-1，两种元素在CMSMB表面的吸附过程同时存在拮抗和协同作用，其相对强弱取决于溶液中Cd（Ⅱ）和As（Ⅲ）的浓度。拮抗作用主要源于Cd（Ⅱ）、As（Ⅲ）对羟基和芳环表面结合位点的竞争，而协同作用主要通过静电吸附、Cd-As共沉淀和三元表面络合物的形成实现。土壤培养20 d后，CMSMB的添加提高了土壤pH和可溶性有机碳含量，从而促进土壤中有效态Cd浓度的显著降低（降幅64.86%～74.25%），是CMSMB与土壤理化性质变化交互引起的静电吸附、沉淀、络合等机制共同作用的结果。而短期土壤培养下CMSMB对土壤As有效性影响不显著，有效态As浓度仅随培养时间增加而略有降低。综上所述，CMSMB是一种对Cd（Ⅱ）、As（Ⅲ）复合污染水体有着良好修复能力的环境功能材料，其在短期内能实现对复合污染土壤中Cd的钝化和抑制As有效性升高的趋势，可应用于矿尾水、农用地污灌水等镉砷复合污染污水及农用地土壤的修复，但其长期修复能力及修复所包含迁移转化和微生物组学机制，有待进一步探究和验证。

摘要:中国土壤酸化呈现出全国普遍发生的趋势，对作物产量、农产品品质和生物多样性造成不利影响。自20世纪50年代以来，我国在酸性土壤方面开展了大量工作，取得显著成效，但因我国酸性土壤分布详情不明、土壤酸化机制存在争议、耐逆作物品种缺乏、作物酸害阈值不清、改良产品及技术落地性差等问题，酸性土壤利用仍受到极大限制。针对上述问题，绘制了新的中国土壤酸碱度图，明确了我国酸性土壤的分布详情，讨论了土壤酸化机制特别是氮肥与土壤酸化之间的关系，论述了土壤酸化的危害，解析了植物和微生物对酸性土壤的响应和适应机制，提出了分区分级分类改良、酸度改良和肥力提高并重、有机无机肥配施、发展特色农业等酸性土壤改良和利用策略，建议进一步加强酸性土壤新型改良剂、作物酸害阈值、氮肥高效利用、中微量元素、耐逆作物育种和土壤酸化模型等方面研究，以期为酸性土壤可持续利用提供支撑。

摘要:团聚体是土壤的基本组成单元，影响着土壤水、气、热及养分的保持和运移。胶结物质在团聚体形成过程中起关键作用，但不同类型胶结物质在土壤团聚体中所起作用与机理尚缺乏系统总结。本论文回顾了土壤团聚体相关的关键理论，梳理了不同地理环境与人为活动下土壤团聚体中胶结物质类型、形态、转化与作用机制，探讨了胶结物质对土壤团聚体结构与稳定性的影响，提出了胶结物质驱动的土壤团聚体自组织形成过程模型，阐明了土壤团聚体的形成与转化机制。最后对土壤团聚体研究领域未来的发展进行展望，特别是在土壤团聚体的原位分析方法、土壤团聚体形成过程的定量化描述、土壤团聚体稳定性在景观尺度上的空间结构、良好土壤结构体培育的产品与技术研发等方面还有待加强。这些工作的开展将对培育良好土壤团聚体、揭示土壤物质循环与演化过程、提高土壤质量和生产力等具有重要的科学意义和生产实践价值。

摘要:土壤重金属地质高背景是近年来学术界研究的热点之一，涉及地质学、地球化学、土壤学、环境科学等学科。采用文献计量方法分析了土壤重金属地质高背景领域的研究进展与近期热点，介绍了全球和中国土壤重金属地质高背景分布特征、成因与类型，梳理了高背景区土壤重金属的环境风险及管控措施，以期为土壤重金属地质高背景成因机制与风险管控提供理论与技术参考。建议关注高背景区土壤重金属背景值调查、富集特征与形成机制、潜在活化与迁移，开展地质高背景区土壤风险评估、环境基准研究与管控技术研发。

摘要:全球气候变化以及人口增长加剧了农业生产中各种生物（如病原菌）和非生物（如干旱、盐渍、高温等）胁迫，并通过影响植物形态、生理生化特征和代谢功能等阻碍植物的生长、发育和生产力提升，最终影响农作物的产量和品质并严重威胁着农业的可持续发展。随着现代农业的大力发展，有益微生物因其能够改良土壤质量、提高土壤肥力、提升农作物抗胁迫性能和增产提质的功效显著而备受关注。简要概述了植物促生菌（Plant Growth-Promoting Bacteria，PGPB）的种类和施用效应，重点剖析了PGPB产生植物生长激素、固氮作用、加强对营养物质的吸收利用（溶磷、解钾和合成铁载体）、缓解生物和非生物胁迫以及调节植物根系构型和根际微生物群落结构等促生和抗胁迫机制，系统梳理了近年来运用于现代农业中的PGPB菌剂制备和施用方式的前沿科学技术，并进一步讨论了PGPB在未来农业生产中的应用前景以及研究方向。

摘要:土壤团聚体是土壤结构的基本单元，其稳定性是描述土壤抵抗外力破坏作用的重要指标。目前常用的团聚体测定方法很少考虑到土壤原始颗粒对其不同破碎机制下稳定性的影响。以两种不同质地团聚体特征差异明显的壤质砂土和砂质黏壤土为研究对象，对土壤全样进行快速湿润（FW）、预湿润后震荡（WS）以及慢速湿润（SW）三种处理方式预处理以研究团聚体不同破碎机制，同时考虑将各粒级团聚体中的土壤原始颗粒剥离出来，消除土壤原始颗粒对各粒级团聚体含量结果的影响，研究土壤原始颗粒对不同破碎机制下团聚体稳定性的影响。结果表明：两种土壤在不同处理方式下，各粒级土壤含量存在较大差异，砂质黏壤土在三种处理模式下平均质量直径（MWD）均显著大于壤质砂土，两种土壤MWD均呈现MWDfw < MWDws < MWDsw的大小顺序，两种土壤团聚体破坏均是团聚体快速湿润时孔隙内部封闭的空气压力作用为主，其次是机械扰动作用，黏粒膨胀作用影响最小。土壤原始颗粒对各粒级团聚体的影响程度受到土壤类型和破碎机制影响，土壤原始颗粒对壤质砂土影响较大，对砂质黏壤土的影响相对较小。分散前的团聚体（>0.05 mm）占总土壤的百分比（AR）值难以正确反映土壤团聚体稳定性，消除土壤原始颗粒影响后，AR能够较好体现土壤团聚体稳定性。消除土壤原始颗粒影响前后的AR比值表明土壤原始颗粒对壤质砂土的影响远远大于对砂质黏壤土的影响。

摘要:我国土壤重金属污染严重，尤以镉砷污染最为突出。镉砷复合污染土壤中各元素间表现为拮抗和协同等作用，其有效态含量受土壤pH变化和氧化还原电位等的影响，增加了镉砷复合污染土壤的修复难度，严重威胁我国粮食安全。综述了常见的镉砷复合污染土壤钝化修复材料的优缺点及其对镉砷复合污染土壤钝化修复效果和机理。常见的钝化材料有生物质炭类、磷酸盐类、金属及其氧化物类、含硅类材料、黏土矿物类、有机肥类和新型材料等。有大量研究表明生物质炭材料对镉有良好的吸附效果，为了同时钝化镉砷，通常使用改性生物质炭或与其他材料配合施用，常见的改性/配施材料有金属及其氧化物、黏土矿物、家禽粪便、复合肥等，其钝化反应机制包括离子交换、共沉淀和表面络合等；磷酸盐类主要与铁盐或铁粉配施，通过吸附和同晶替代钝化镉、点位竞争机制钝化砷；金属及其氧化物类多与生物质炭、石灰和黏土矿物等配施，通过专性吸附和共沉淀钝化镉、氧化还原和络合作用等钝化砷；铁硅肥、硅钙肥、硅钾肥等通过共沉淀钝化镉、专性吸附和点位竞争机制钝化砷；黏土矿物中多施用海泡石，主要与金属氧化物和钙镁磷肥等配施，通过离子交换、沉淀和络合反应钝化镉砷；污泥和动物粪便中含有腐殖化程度较高的有机质，主要通过吸附、氧化还原和有机络合以及微生物作用钝化镉砷；此外，富含巯基和氨基、谷聚多以及富含硫和硒的物质也可有效钝化镉砷。本文对镉砷复合污染土壤钝化修复材料进行总结，归纳了镉砷钝化材料特性，以期为镉砷复合污染土壤修复提供一定的指导。

摘要:磷素是植物生长必需的营养元素，也是联系生态系统中生物与非生物作用的关键元素。对磷酸根在矿物表面吸附反应机制的深入认识，有助于了解其在陆地和水环境中的形态、迁移、转化和生物有效性。本文主要综述了磷酸根在常见(土壤)矿物表面吸附机制的研究进展。各种分析技术或方法，如OH-释放量分析、Zeta电位分析（电泳迁移率测试）、等温滴定量热法、原子力显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱、核磁共振波谱、X射线吸收光谱、表面络合模型、量子化学计算等，均以不同方式揭示磷酸根在不同矿物体系的吸附机制。磷酸根在矿物（尤其是铁、铝氧化物）表面的吸附通常伴随着水基和羟基的交换。一般认为磷酸根在矿物表面主要形成双齿双核、单齿单核内圈络合物，且受pH的影响较大。pH以及磷酸根在矿物表面的吸附密度影响内圈络合物的质子化状态。在低pH、高磷浓度、较高反应温度、较长吸附时间，以及弱晶质矿物吸附等条件下矿物表面吸附的磷可在矿物表面转化形成含磷的表面沉淀，造成矿物溶解转化以及磷生物有效性的进一步降低。最后展望了磷酸盐在矿物-水界面吸附有关的研究热点和方向。

摘要:土壤微生物生物地理学是研究土壤中微生物空间分布格局及其随时间变化的一门科学，是土壤微生物学和微生物生态学等领域的研究前沿。近年来，尽管土壤微生物生物地理学研究取得了巨大进展，目前仍面临诸多难题与挑战。本文简要回顾了土壤微生物生物地理学的发展历程，重点介绍近年来我国在森林、草地和农田生态系统中土壤微生物生物地理学研究的主要进展。同时进一步阐述了目前土壤微生物生物地理学研究的国际前沿方向，包括微生物群落空间分布及其驱动机制、群落构建过程与共存网络、微生物地理分布与生态系统功能的关联以及预测微生物群落对全球变化的响应。最后，对土壤微生物生物地理学未来的研究方向进行了展望，强调了清晰的微生物物种定义、微生物群落的时间动态、多组学与合成生物学技术以及高精度的预测模型在土壤微生物生物地理学研究中的重要性。