南湖新闻网讯（通讯员 张雯）全球近三分之一的耕地正面临土壤酸化的威胁，而我国长江中下游等重要农业区，这一问题更为突出。传统石灰改良存在微生物群落扰动、重复投入成本高等缺陷，亟需多学科协同解决方案。2025年10月30日，华中农业大学丁广大课题组联合澳大利亚乐卓博大学Surya Kant团队在国际顶级期刊《Trends in Plant Science》（“月度技术”专题）发表了题为“Acidic soils: sustainable mitigation technologies”的综述论文，系统梳理了酸性土壤的危害与可持续修复技术，为保障粮食安全提供了关键解决方案。

随着人口增长带来的农业集约化发展，化肥过量施用、不合理耕作等行为，正加速全球土壤酸化。当土壤pH值低于5.5时，隐藏的危机便会爆发（图1）：（1）有毒金属“释放”：酸性环境会让土壤中的铝、锰等金属离子溶解度大幅提升，这些离子会直接破坏作物根系，导致根系变短、变粗，无法正常吸收水分和养分；（2）微生物“失衡”：土壤中的有益微生物如固氮菌对pH值极为敏感，酸化会导致它们大量死亡，而有害病菌却趁机繁殖，进一步加剧作物病害；（3）养分“流失”：酸性土壤会让氮、磷、钾、钙、镁、硼、钼等必需养分有效性下降，导致作物减产甚至绝收。

图1土壤酸化趋势及危害

施用石灰是传统有效的改良酸性土壤的方法，但过量使用会破坏土壤原生微生物群落，还可能导致土壤板结，反而适得其反。该研究提出“传统方法+现代技术”协同修复的思路，多学科交叉共同应对土壤酸化的挑战（图2）。（1）精准农业，按需“喂”土：通过数字土壤（地图绘制）和实时传感器，可精准监测不同地块的pH值、养分含量。实时反馈土壤酸性变化，农民可根据数据“按需施石灰、按需施肥”，避免盲目投入，既减少环境负担，又降低成本。（2）基因编辑，培育“耐酸高手”：利用分子标记辅助选择、基因编辑等技术，瞄准“铝解毒基因”“pH调节基因”，加速选育耐酸作物品种，提高作物对酸性土壤的适应性。（3）纳米材料，给根系“穿保护衣”：针对我国南方红壤等酸化严重的酸性土壤，研发纳米材料如二氧化硅纳米颗粒，可在作物根系周围形成“缓冲层”，既能中和土壤酸性，又能阻止有毒金属离子接触根系，同时还能促进磷、钙等养分的吸收。（3）微生物接种，激活土壤“活力”：向酸性土壤中接种特制的有益微生物菌剂，可重建土壤微生物群落。这些微生物不仅能分泌有机酸调节pH值，还能帮助作物分解无效养分，提升土壤肥力。

图2 应对农田土壤酸化的多学科交叉技术途径

研究同时指出多学科交叉技术的应用还存在一定困难。（1）成本与可及性：基因编辑、纳米肥料等技术的研发和应用成本较高，部分发展中国家或小农户难以负担；（2）人才与设施：数字土壤、精准施肥等技术需要专业人员操作，且依赖稳定的基础设施，这在部分农村地区仍有欠缺；（3）公众认知与监管：基因编辑作物、纳米材料的安全性仍存在公众疑虑，相关监管政策也需进一步完善。因此，在推广高科技的同时，不能忽视“低成本农艺措施”，例如种植紫云英等绿肥作物、秸秆还田、合理轮作等，这些方法经济易行，更适合小农户。

华中农业大学植物营养生物学团队博士研究生Venuste Munyaneza和张雯为论文共同第一作者，华中农业大学丁广大教授和澳大利亚乐卓博大学Surya Kant博士为论文共同通讯作者。该研究工作得到农业生物育种国家科技重大专项(2023ZD04072)的资助。华中农业大学植物营养生物学团队丁广大教授课题组长期从事作物养分高效利用与抗逆机制研究，在Molecular Plant、Trends in Plant Science、Journal of Hazardous Materials、Journal of Advanced Research、Plant Journal、Plant Cell and Environment等期刊发表论文50余篇，以第一发明人授权专利5项，主编《土壤肥料学（第三版）》，获植物营养与肥料学会科学技术奖一等奖、湖北省教学成果奖一等奖等各类奖励6项，担任植物营养与肥料学报编委、华中农业大学学报青年编委。十四五以来，华中农业大学徐芳森教授带领团队青年教师丁广大教授、王创教授等针对我国油菜主产区土壤酸化的现状开展持续攻关，筛选了油菜耐酸高产品种，揭示了其耐酸抗铝的生理机制，研制出了油菜耐酸促生种子丸粒化配方，研发了一款耐酸高产配方肥，配施有机肥和使用酸性土壤调理剂来实现油菜耐酸高产，提出了“良种筛选+技术创新+土壤改良”三位一体的我国南方酸性土壤区油菜耐酸高产技术与综合利用模式，为我国酸性土壤区油菜产业高质量发展提供了重要理论和技术支撑。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.tplants.2025.10.007

英文摘要：The growing human population is intensifying agriculture, often resulting in overuse of agrochemicals and widespread soil acidification. This increases the solubility of toxic metals like aluminum (Al) and manganese, harming root growth, disrupting microbial communities, and limiting nutrient uptake, ultimately reducing yields and threatening food security. Soil acidity management is key to soil health and long-term sustainable crop productivity.

审核人：丁广大