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2025年10月30日，华中农业大学丁广大课题组与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）上发表了题为“Acidic soils: sustainable mitigation technologies”的综述文章。该文系统总结了酸性土壤的危害及其可持续修复技术，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，过量使用化肥、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，潜在的危机便会显现（图1）：（1）有毒金属“释放”：酸性环境会显著增加铝、锰等金属离子的溶解度，这些离子会直接破坏作物根系，导致根部变短、增粗，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，而有害病原体却趁机繁殖，进一步加剧作物病害；（3）养分“流失”：酸性土壤会降低必需的氮、磷、钾、钙、镁、硼、钼等养分的有效性，导致作物减产甚至绝收。
施用石灰是改良酸性土壤的传统有效方法，但过量使用会破坏土壤原生微生物群落，并可能导致土壤板结，反而适得其反。该研究提出了“传统方法+现代技术”协同修复的思路，通过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：利用数字土壤地图绘制和实时传感器，可以精确监测不同地块的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”：通过分子标记辅助选择和基因编辑技术，针对“铝解毒基因”和“pH调节基因”进行精准改良，加速选育耐酸作物品种，提高作物对酸性土壤的适应能力。（3）纳米材料，给根系“穿保护衣”：针对我国南方红壤等严重酸化土壤，开发了如二氧化硅纳米颗粒等纳米材料，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，并促进磷、钙等养分的吸收。（4）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。
研究同时指出多学科交叉技术的应用还存在一些困难。（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：数字土壤地图绘制、精准施肥等技术需要专业人员操作，并依赖稳定的基础设施，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、合理轮作等方法，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。该研究工作得到了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。自“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”三位一体的技术与综合利用模式，为我国南方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
来源：华中农业大学，https://news.hzau.edu.cn/info/1010/51938.htm
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