红泥是氧化铝生产过程中产生的高碱性残渣，是全球最大的工业固体废弃物之一，年产量约1亿~2亿吨，全球累计堆存量接近40亿吨（Jovi?evi?-Klug et al., 2024; Kar et al., 2023; Zhu et al., 2026; Li et al., 2025a）。尽管已开发出建筑材料、环境功能材料和金属回收等利用途径，但大规模安全消纳仍受限于材料异质性、处理成本和实际应用可行性（Zhu et al., 2026; Wang et al., 2026; Wang and Liu, 2021; Cui et al., 2024; Jiang et al., 2025）。因此，红泥仍以长期堆存为主，其占用大面积土地，可能对周围土壤构成持续风险（Ilahi et al., 2024; Yu et al., 2024; Niu and Lin, 2024; Gao et al., 2026; Liu et al., 2024）。
除了碱性外，红泥中残留的重金属也是其长期土壤风险的重要组成部分。红泥通常含有Cd、Cr和Pb等环境关注重金属，这些元素即使经过脱碱或资源化利用后，仍可能通过风化、淋溶、迁移和土地利用过程进入周围土壤（Wang and Liu, 2021; Yulikasari et al., 2024; Chakma et al., 2025; Wang et al., 2021; Swain et al., 2022; Lyu et al., 2021; Bray et al., 2018; Ji et al., 2025; Zhang et al., 2023）。虽然红泥影响土壤中金属浓度和迁移性通常低于严重污染的矿山或冶炼场址，但巨大的堆存体积和漫长的暴露时间使得相关风险具有持续性和情境依赖性（Li et al., 2024a）。基于化学浓度的描述符，包括监管阈值和风险指数，对于表征污染强度和潜在暴露是必要的，但它们无法单独指示不同背景条件下微生物损害、金属生物有效性或土壤功能退化（Celis et al., 2024; Fan et al., 2025; Xu et al., 2024; Hou et al., 2020; Shi et al., 2024a; Campillo-Cora et al., 2025; Tian et al., 2025; Feng et al., 2025; Qian et al., 2025a, 2025b, 2025c; Jiang et al., 2023a; Kim et al., 2024）。因此，需要基于微生物响应的指示因子来补充化学描述符，为红泥堆存周围土壤的生态影响评估提供生物效应证据（Congreves and Wu, 2024; Riggi et al., 2025; Xiao et al., 2025）。
土壤微生物为生态影响评估提供敏感的生物终点，因为它们深度参与有机质分解、养分转化和生物地球化学循环，并能对土壤环境变化做出快速响应（Fierer et al., 2021; Jia et al., 2025; Romero et al., 2025; Li et al., 2025b; Jiang et al., 2023b）。不同的微生物指示因子代表了土壤生态状态的不同维度：微生物量碳（MBC）和微生物量氮（MBN）反映活性微生物池，酶活性指示微生物介导的C、N、P和S循环功能，α多样性描述丰富度和均匀度，而群落结构和β多样性表征组成重组和离散化（Shi et al., 2024b, 2024c; Wang et al., 2022; Li et al., 2024b; Zhou et al., 2020）。这些指示因子在敏感性、稳定性和生态可解释性方面存在差异。因此，生态影响评估的关键问题不仅在于重金属是否与微生物变化相关，更在于哪些微生物指示因子能够最一致、最有意义地反映生态损害。
尽管许多研究已考察了微生物对重金属的响应，但证据在不同金属、微生物终点、生态系统类型和实验设置之间仍然碎片化（Campillo-Cora et al., 2025; Xiao et al., 2025）。这种碎片化对红泥堆存尤为相关，因为多重金属可能共存于具有异质性土壤性质、土地利用和气候背景的环境中（Liu et al., 2021; Charan et al., 2025; Miura et al., 2025）。现有的综述和荟萃分析已综合了重金属污染的一般微生物响应，包括微生物量、群落组成和酶活性的变化（Campillo-Cora et al., 2025; Naz et al., 2022）。然而，它们主要关注总体微生物响应，而非为生态影响评估优先排序指示因子。很少有研究将微生物响应证据转化为生态损害鉴定或红泥堆存评估的指示因子优先排序框架，从而限制了微生物指示因子在长期监测和风险管理中的实际应用。
为解决这一缺口，本研究旨在开发一个基于证据的土壤微生物指示因子框架，用于红泥堆存场景中重金属风险的生态影响评估。由于红泥堆存土壤中微生物响应的直接证据仍然有限，本研究对象将更广泛的重金属污染土壤文献作为组分水平证据，用于筛选候选微生物指示因子。这一思路基于共享的暴露-响应路径，包括金属进入土壤基质、土壤性质介导的金属生物有效性变化，以及相关的微生物量、酶活性、多样性和群落组成的响应。因此，综合证据用于识别广泛响应的指示因子，而非假设红泥影响土壤的行为与数据集中所有土壤完全一致。由于现有文献以单一金属研究为主，我们未将单一金属效应量作为真实多金属红泥暴露的直接定量替代，而是将其作为可比的组分水平证据，以识别在不同重金属胁迫下响应一致的微生物指示因子。
具体而言，我们对116项研究进行了荟萃分析，综合了微生物对镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铅（Pb）、铬（Cr）、铜（Cu）、锌（Zn）和镍（Ni）八种重金属的响应，涵盖微生物量、α多样性、群落结构、β多样性和酶活性。我们进一步评估了微生物响应与基于潜在生态风险指数衍生的浓度-毒性类别、土壤pH、土壤有机碳、土壤质地、生态系统类型、实验设置和气候背景之间的关联，并采用精度加权随机森林分析识别响应变异性的重要环境预测因子。本研究的重点并非简单地重新证实重金属与微生物变化相关，而是识别在重金属胁迫下敏感、稳定且具有生态可解释性的微生物指示因子。最终，本研究力求将可用的重金属微生物响应证据转化为候选土壤微生物指示因子框架，用于红泥储存和利用场景中的生态损害鉴定、长期监测和风险管理。
