当前,我国农田土壤重金属污染问题突出,严重制约着农业经济可持续发展和生态文明建设。化学钝化措施在大面积重金属受污染耕地安全利用中具有非常突出的效果被广泛应用。但钝化材料种类繁多,效果不一,在实际应用时很难选择。此外,全球范围内不同钝化材料对重金属生物有效性的作用效果没有一个定量的综合性评价,同时也缺乏研究量化钝化材料与不同因素交互作用下对土壤理化性质和重金属生物有效性的影响。本研究综合了全球234个研究区中3116对独立观测数据,运用整合分析方法,定量、系统地探究不同钝化材料(粘土矿物、硅钙物质、含磷材料、工业副产品、有机物料和生物质炭及其复合材料等)对土壤理化性质(p H、有机碳和CEC等)、重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、As)有效性和植物吸收重金属的总体平均效应。同时结合影响钝化材料作用效果的主要因素,如土壤p H、土壤有机碳(SOC)、CEC、试验类型及时长、钝化剂类别及添加量、植物类型等进行亚组分析,明确效果异质性的主要来源和关键影响因素,并重点对比分析不同类别钝化材料的作用效果差异,最终得出一致性和明确性的结论。主要的研究结论如下:(1)整合分析表明,钝化材料均能不同程度地增加土壤各理化指标的含量(p<0.05),其中土壤p H、SOC、CEC平均分别增加了11.1%,32.8%和38.6%。钝化材料对土壤p H、SOC和CEC的增加效果均受到年均降雨量、土壤质地、钝化剂类别等因素的影响。其中,工业副产品对土壤p H的增加幅度最大,而有机物料对土壤有机碳和CEC的增加幅度最大。砂土、酸性土壤、较高土壤有机炭含量等条件下钝化材料对土壤p H、SOC和CEC的增幅最大。(2)钝化材料对重金属有效性及植物吸收重金属的影响受土壤条件、试验条件、钝化剂类别及其添加量、作物类型等因素的制约,且不同重金属的响应情况存在差异。其中,土壤p H、SOC、土壤质地、钝化材料类别和作物类型是决定钝化剂对重金属生物有效性影响的关键变量。施用钝化剂后,土壤有效态Cd、Pb、Cu和Zn的平均降低幅度依次分别为36.6%、40.8%、17.2%和16.5%,同时植物体内Cd、Pb、Cu、Zn和As分别显著降低了38.7%、42.8%、34.1%、37.6%。虽然钝化材料对土壤有效态As的作用效果不显著,但植物体内As浓度平均显著降低了34.2%。(3)复合材料和工业副产品对土壤有效态Cd和Pb的降低效果最好,硅钙物质和工业副产品对Cu和Zn的降低效果最好,粘土矿物和硅钙物质可显著降低有效态As含量。硅钙物质、复合材料和工业副产品对植物体内重金属Cd、Pb、Cu和Zn的降低效果较好;复合材料对植物体内As降低效果最为突出(68.3%)并且显著高于其他钝化材料,而含磷材料显著增加其含量(20.8%)。此外,含磷材料对植物体内Pb的降低效果也相对突出。(4)相关性分析表明,土壤有效态Cd、Pb、Cu、Zn含量与土壤p H均呈现显著的负相关,而与SOC均呈现显著的正相关(p<0.05),有效态As与土壤p H和SOC均呈现正相关但不显著(p>0.05);土壤CEC与有效态Cd、Cu、Zn含量均呈现显著的正相关(p<0.05),而与有效态Pb和As呈现正相关但不显著(p>0.05)。以Cd为例,生物质炭、硅钙物质、粘土矿物、有机物质、复合材料、工业副产品作用下土壤p H与有效态Cd之间呈现极显著负相关(p<0.01),不同钝化材料作用下SOC和CEC与有效态Cd的相关性差异很大。施用生物质炭、复合材料、工业副产品和有机物料钝化材料,土壤重金属有效态含量与植物吸收重金属之间呈显著正相关。