在地球生態(tài)系統(tǒng)中，土壤不僅是植物生長的介質(zhì)，更是一個充滿生命活力的復雜界面體系。紅壤，作為我國熱帶和亞熱帶地區(qū)最具代表性的土壤類型，其獨特的可變電荷特性賦予了它不同于溫帶土壤的豐富界面化學行為。從膠體顆粒的相互作用到根-土界面的離子交換，從微生物的黏附過程到污染物的遷移轉(zhuǎn)化，這些看似微觀的電化學過程，實則深刻影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的安全。

《紅壤中帶電表面之間相互作用的電化學原理與應用》一書正是對這一微觀世界的系統(tǒng)性探索。本書由中國科學院南京土壤研究所徐仁扣研究員領(lǐng)銜，凝聚了研究團隊近20年的科研積累，為讀者揭開了紅壤界面電化學過程的神秘面紗。

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內(nèi)容簡介

本書在介紹紅壤及礦物、細菌、植物根系表面的電荷特征和表征方法以及紅壤對陰陽離子的吸附行為的基礎(chǔ)上，重點闡述紅壤中帶相反電荷膠體顆粒之間雙電層相互作用的規(guī)律及其對表面電荷、離子吸附和土壤酸化的影響；探討流動電位方法在表征帶電顆粒表面雙電層之間相互作用中的應用；論述紅壤與細菌等帶電的生物膠體及細菌胞外聚合物之間的作用以及這些相互作用對離子吸附的影響；介紹帶電的作物根系與離子之間的相互作用以及根系表面電荷性質(zhì)在解釋作物耐受有毒金屬毒害及篩選抗逆作物品種中的應用；論述土壤表面電化學原理在土壤酸化調(diào)控中的應用。

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核心亮點

理論體系的系統(tǒng)性創(chuàng)新

本書突破了傳統(tǒng)土壤化學研究的局限，建立了完整的紅壤界面電化學理論框架。從雙電層理論的實驗驗證到流動電位方法的創(chuàng)新應用，從細菌-礦物界面相互作用到根系表面電荷表征，構(gòu)建了多尺度、多界面的研究體系。特別是在帶電顆粒雙電層相互作用對土壤酸化影響機制方面的研究，為理解紅壤酸化過程提供了全新的理論視角。

研究方法的重大突破

團隊自主研發(fā)的流動電位測量裝置，實現(xiàn)了對土壤體系表面電化學性質(zhì)的原位表征，這一技術(shù)突破為土壤界面過程研究提供了重要的方法支撐。書中詳細介紹了各種表面電荷表征方法和離子吸附實驗技術(shù)，為相關(guān)領(lǐng)域研究者提供了實用的技術(shù)參考。

應用價值的顯著提升

本書不僅具有重要的理論價值，更在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護中展現(xiàn)出廣闊的應用前景?；诒砻骐娀瘜W原理的土壤酸化調(diào)控技術(shù)、利用根系表面電荷特性篩選抗逆作物品種的方法、以及通過界面過程調(diào)控實現(xiàn)污染物高效固定的策略，都為解決實際生產(chǎn)中的瓶頸問題提供了科學方案。

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作者簡介

徐仁扣

徐仁扣，中國科學院南京土壤研究所研究員、中國科學院大學崗位教師和博士生導師。擔任《土壤學報》主編，《土壤》副主編，

Biochar

Journal of the Science of Food and Agriculture

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ISBN 978-7-03-083385-3

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作為國家自然科學基金系列項目和中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向項目的成果結(jié)晶，本書不僅代表了我國在紅壤界面電化學研究方面的最高水平，其中關(guān)于雙電層相互作用抑制土壤酸化、細菌胞外聚合物影響界面過程等創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)，也引起了國際同行的廣泛關(guān)注。

當我們讀懂土壤顆粒表面的電荷語言，就能更精準地調(diào)控土壤環(huán)境，讓科學真正服務(wù)于土地的可持續(xù)利用。在推進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的今天，這項研究為構(gòu)建"健康土壤-高效農(nóng)業(yè)-優(yōu)美生態(tài)"的和諧關(guān)系提供了重要的科學基礎(chǔ)。

從實驗室的微觀探索到田間地頭的實際應用，本書架起了一座連接理論與實踐的橋梁，為生態(tài)文明建設(shè)注入了新的科技動能。

本文摘自《紅壤中帶電表面之間相互作用的電化學原理與應用》（徐仁扣等著.北京 : 科學出版社, 2025.10.）一書“前言”，有刪減修改，標題為編者所加。

(本文編輯：鄭紫宸）

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