土壤化学是重要的土壤学基础分支学科。土壤化学的研究以地球表层系统为对象，涉及土壤的形成与发育、土壤生产力、土壤环境自净能力、养分循环、温室气体排放等关键过程或效应的化学机制。自20世纪80年代以来，土壤化学的研究方向逐渐向可变电荷土壤、土壤电化学、土壤化学-物理-微生物界面反应、土壤生物电化学等前沿主题不断深入。同时，随着先进仪器、分析表征方法以及数值模拟手段的快速发展，中国作为当前世界土壤化学研究的中心之一，推动土壤化学与微生物学、地球化学、环境化学、矿物学等多学科交叉发展[1]，尤其在土壤（生物）电化学[2-3]、根际土壤化学[4-5]、土壤化学-物理-微生物相互作用[6]等前沿主题做出了重要的贡献。随着新时期国家对生态文明、地球宜居环境的重大需求，为新时代土壤化学的综合研究与发展带来了新的机遇和挑战，迫切需要进一步加强原始创新、服务地球宜居性、土壤污染防治等重大命题与国家需求。鉴于此，笔者结合自身多年的研究工作与心得，重点梳理了中国学者在重要的交叉方向所取得的主要成果，探讨了未来发展趋势，以期寻求新时代土壤化学分支学科的新增长点。
1 土壤化学的发展历程与中心转移1850年，英国的Way首次发现北温带土壤的离子交换现象，并提出了土壤胶体带恒定负电荷量的学说，标志着国际土壤化学的起源[7]。之后150年来，国际土壤化学研究中心逐步从欧洲转移至美国；新时代，中国逐步发展成为继欧美之外的国际土壤化学研究中心。
1.1 可变电荷土壤与土壤电化学1929年，瑞典学者Mattson提出土壤胶体电荷是可变的，即土壤两性说，从此引发土壤化学界的争论。虽然1939年Schofield进一步证明了土壤电荷的可变性，但依然未能动摇“恒电荷土壤学说”的地位；直到1972年，Cornell大学的Peech和他的巴西学生Raji在研究热带土壤氧化铁时再次发现了可变电荷土壤，才使得“可变电荷土壤学说”得到应有的承认。1981年，国际土壤学会在新西兰召开了“可变电荷土壤”国际会议，正式确立了“可变电荷土壤学说”的历史地位。由于可变电荷土壤主要分布在世界上的欠发达地区，对它的研究很少，认识不足。根据国际土壤学的发展趋势结合我国土壤的分布特点，经过多年土壤化学的探索，于天仁先生于1961年选择可变电荷土壤和水稻土作为主要研究对象，开启了土壤电化学的原创研究，并率先建立了国际上第一个土壤电化学研究室。1965年出版了《土壤的电化学性质及其研究法》，创立了以土壤中带电的胶体颗粒与离子、质子和电子之间相互作用及其化学表现为中心的土壤电化学研究体系[8]。20世纪70年后期至80年度初，又重点开展水稻土的电化学特性研究，于1983年出版了《水稻土的物理化学》。同时创建了一系列独特的电化学方法，研制了专门的仪器设备；先后出版《土壤和水研究中的电化学方法》和《可变电荷土壤的电化学》等系列中英文专著。这些研究成果在国内外产生了广泛和深远的学术影响，使得我国土壤氧化还原研究和可变电荷土壤电化学研究跻身世界领先行列。进入新世纪，进一步开创了可变电荷土壤中带电颗粒之间双电层相互作用及其效应研究，揭示铁铝氧化物通过双电层作用抑制可变电荷土壤酸化的机制，修正了传统土壤酸化理论[9-10]。
1.2 根际土壤化学根际是植物与土壤接触最密切、土壤-植物相互作用最活跃的微区。植物根系分泌种类繁多的有机物，使得这一微区的土壤化学过程具有明显的独特性。针对根系分泌物收集与分离的难题，我国学者创建了交换螯合法、专一性阳离子交换树脂法[11]，分离和纯化专一性根系分泌物，并探索出一种微生物抑制剂，避免了根分泌物的快速分解，获得了天然根系分泌物，解决了上述难题。并将根系分泌物划分为专一性、非专一性两类。利用上述方法，发现禾本科植物分泌大量的专一性分泌物：植物铁载体[4]，这些铁载体具有活化土壤铁、锌、铜等微量元素的功能[12]。根据土壤化学原理，发现了我国河南的玉米-花生间作体系正是国际上梦寐以求的铁高效作物与铁低效作物间作、前者帮助后者克服缺铁黄化问题的典型案例[13]。研究发现，在单作条件下花生缺铁黄化，而花生与玉米间作下，由于禾本科植物-玉米能够分泌植物铁载体，通过这一根分泌物不仅使自身获得足够的铁营养，而且还可通过根际作用，使与其间作的花生也能获得