我国红壤地区分布广泛，总面积达218万平方千米，其中耕地面积占全国耕地面积的28％，但由于长期对土地的不合理利用，土壤退化问题极为严重。红壤本身所具有的富铁铝化、酸化及抗蚀性弱等特征是决定其退化的内在原因。然而人为因素在加速土壤退化过程中的重要性越用越突出，特别是由于化肥的长期和过量施用，农业生态系统中土壤有机质含量呈现逐步下降的趋势。因此，提高红壤地区土壤肥力成为一重要的课题，而提升土壤肥力的核心是提高土壤有机质的含量。　　红壤中的铁铝矿物是影响土壤固碳和肥力提升的主要机制，本文以江西进贤长期定位试验站中的旱地红壤为研究对象，重点研究了长期施肥后土壤胶体特征:通过对其可溶性有机碳和可溶性矿质元素，以及土壤全碳和土壤活性矿物的相关性分析，利用XPS技术对土壤胶体中有机碳氮组分以及矿质元素(Al、Si)形态进行半定量分析，利用NanoSIMS技术对矿质元素与有机碳的结合能力进行分析。同时，通过结合不同孔径网筛和室内盆栽试验，探讨了植物根系及其根系分泌物对土壤活性矿物形成和有机碳循环的影响，为优化农业的管理措施和发展可持续农业提供理论依据和技术支撑。本文的主要研究结果如下:　　1)基于江西进贤长期定位试验站中的旱地红壤结果表明，长期施用化肥不仅会导致红壤酸化，还使土壤胶体中的可溶性有机碳减少，降低了土壤的肥力;而长期施用有机肥或有机无机配施可以显著改善红壤的酸性，提高土壤供氮和储碳的能力。长期施肥的土壤pH值顺序为NPK(4.60)＜CK(5.33)＜NPKM(5.73)＜M(5.94)。　　2)研究表明，长期施用化肥并不能增加红壤中活性矿物的量和活性，而长期施用有机肥或有机无机配施可以活化土壤中的铁铝硅矿质元素从而提高土壤中活性矿物的含量，使其含有更高比表面、更高吸附能力的水铁矿。同时，长期施用有机肥可以使有机质中稳定的芳香单元及取代烷烃C-C(H)转化为活性较高的酚、醚、羰基、羧基碳C-O、C=O、COO-，加强有机碳与矿物的结合能力，进而提升土壤的固碳能力。　　3) XPS，XANES结果表明:长期施用有机肥的处理与长期施用化肥对比，其铁、铝、硅元素在活性矿物中的分布都有所增加，而NanoSIMS结果进一步表明，与施用化肥相比长期施用有机肥提高了铁铝矿物与土壤有机碳的结合能力。　　4)由NanoSIMS图像可看出土壤胶体中有机无机复合体在亚微米水平上具有高度的空间异质性。　　5)室内盆栽试验结果表明，在0.45μm筛中土壤比1000μm筛中土壤的可溶性硅的含量低，而可溶性铝的含量增高，活性的矿质元素(Feo、Alo、Sio)的含量都降低，说明根系分泌物的溶解作用使矿物中的矿质元素得到释放，从而有利于新碳的周转和储存。　　综上所述，通过长期定位试验和室内培养试验研究，土壤中的矿质元素与土壤有机碳循环之间存在一定的相互调控的作用。在土壤中的活性矿物促进有机碳的固存的同时土壤中新加入的有机质也可能促进土壤中的非活性矿物质的活化，二者相辅相成来提高土壤的固碳能力，从而提升土壤的肥力。