南方土壤快速酸化已导致严重的土壤障碍，酸化土壤的铝（Al3+）毒害是制约土壤健康的瓶颈问题之一。传统石灰改良存在易致土壤板结及复酸等弊端，亟需开发高效、绿色的新型改良剂。盐亭站朱波研究员团队近期在Journal of Agricultural and Food Chemistry和Pedosphere上发表论文，创新性地提出并验证了“基于功能基团的木质磺酸钙固定铝离子与调控酶活性协同提升土壤肥力”的机制，为酸瘦土壤可持续改良提供了新路径。
    研究通过盆栽试验和分子模拟计算技术系统探究了造纸业副产物—木质素磺酸钙对红壤与酸性紫色土的控铝抑酸、释放碱基阳离子的机制。结果表明，木质磺酸钙中丰富的−SO3⁻和−OH等官能团通过强络合显著降低交换性Al3+含量，其Al-O键解离能高达128.09 kcal/mol，远高于Ca2+、Mg2+等常规碱性阳离子，表现出更优的铝钝化能力。同时，木质素磺酸钙显著提升土壤pH和酸缓冲体系，效果优于等剂量石灰处理。
    研究结合分子生物学技术和分子对接模拟计算技术，进一步明晰了木质素磺酸钙影响微生物群落和酶活性，以及土壤有机质的机制。结果表明，木质磺酸钙表面功能团可增强与土壤氧化还原酶的相互作用，促进土壤酶活性和有机质矿化过程，进而改善土壤团聚体结构与土壤供氮能力。同时，木质素磺酸钙施用提升了有益微生物（如Trichoderma和Humicola）丰度，抑制了有害病原菌（如Fusarium）增殖，改善了根际微生态，并提高了小白菜（Brassica chinensis L.）根系活力，显著提高了小白菜产量（20%-30%）（图1）。

    该研究揭示了木质素磺酸钙通过“功能基团-阳离子交换吸附”和“有机质-酶协同作用”协同提升酸性土壤肥力的生物化学分子动力学机制，突破了传统碱性改良剂单一中和路径的局限。木质素磺酸钙作为造纸工业的副产物，来源广泛、成本低廉，兼具土壤结构改良和有机质补充双重效应，高度契合“有机废弃物资源化利用+土壤多功能协同调理”理念，具备广阔应用前景。该成果为酸瘦土壤高效治理和农业绿色发展提供了重要理论和技术支撑。该研究获得了国家农业科技重项目的资助。