农田土壤退化与环境污染的同步过程使得可持续土地利用决策日益困难。砷（ As ）和镉（Cd）污染土壤是全球性的环境问题，在中国南方地区尤为严重。由于As和Cd的地球化学行为差异，针对其中一种金属的修复策略可能增加另一种金属的生物有效性，因此同时修复这两种重金属面临严峻挑战。此外，集约化农业和有机投入有限进一步加剧了土壤有机碳（SOC ）含量的流失，从而加剧土壤酸化，削弱土壤自然再生能力。这些挑战交织叠加，极其棘手，因此亟需探索新的修复技术。铁基材料在重金属固定方面前景广阔，但其同步固定As和Cd并稳定土壤有机碳以减少酸化的能力仍缺乏研究。本研究通过荟萃分析（Meta-analysis）和系统综述（systematic review）评估各类材料在降低水稻籽粒和稻田土壤中Cd和As生物有效性方面的效果。评价重点比较了八种人工合成的负载生物炭材料在降低土壤As和Cd生物有效性，促进作物生产以及影响土壤质量变化方面的性能。研究旨在评估人工负载生物炭材料是否可成为可持续的修复技术，以限制农作物重金属累积风险并改善土壤健康状况。　　1 ）本研究对2010至2023年间的文献进行了荟萃分析和系统综述，从Science Direct、Google Scholar和Research Gate平台获取了38篇同行评审研究，共包含2565个观测数据。结果表明，有机和无机修复材料联合使用分别可使水稻籽粒中As和Cd的积累减少62.3%和67.8%，而在稻田土壤中的减少幅度分别为44.2%和46.2%。在所有材料中，铁（Fe）基材料的修复效果最为显著（P＜0.05），可使水稻籽粒中As和Cd分别减少54.2%和74.9%。就不同成分的材料而言，Fe基材料对As和Cd的去除效果优于其他组分如硫（S）、锰（Mn）、磷（P）、硅（Si）和钙（Ca）。　　2）在As浓度为5–20 ppm和Cd浓度为25–100 ppm的条件下，含铁材料（RSB-Fe/Mg、RSB-Fe/Mn、RSB-Fe/Zn、RSB-Fe/Ca）表现出优于无铁材料（RSB-Mg/Al/Glycine、RSB-Mg/Al）的吸附效率。其中RSB-Fe/Mn的残留As略高（3.84 ppm），但Cd最低（77.49 ppm），显示出更优的污染物减少能力。在25 ppm As和100 ppm Cd条件下，RSB-Fe/Mg的As和Cd残留浓度最低，分别为3.69 ppm和75.15 ppm。傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）及扫描透射X射线显微镜（STXM）表征结果显示，在As和Cd作用前后材料在结构和化学组成上发生了变化，说明通过多种机制实现了对污染物的固定，涉及表面成分、晶体结构和官能团的不同变化。研究发现，干旱期As和Cd潜在可吸收态（PWAs和PWCd ）最大分别减少 67.1%和 80.2%，而在淹水期分别减少27.0%和 76.5%。此外， RSB-Fe/Mn的添加使得SOC含量在干旱期和淹水期分别增加了16.3%和33.9%，MAOC百分比也有所上升。　　3）与对照组（CK）相比，施加RSB-Fe/Mg的生菜植株高度增加最显著（9.3%），其次为RSB （ 8.7%）和RSB-Fe/Mn （ 5.6%）。虽然RSB-Fe/Mg对根高的提升最小（ 2.5%） ， RSB-Fe/Mn却使根高增加最多（28.1%），RSB次之（16.9%）。在植株鲜重方面，RSB-Fe/Mn增幅最大（65.3%），其次为RSB（31.0%），RSB-Fe/Mg则增加较少（24.7%）。在根鲜重方面， RSB-Fe/Mn同样提升最大（82.9%），RSB-Fe/Mg和RSB分别增加27.4%和22.6%。RSB-Fe/Mn的根干重和植株干重分别增加了 64.7%和 120.4%，而 RSB-Fe/Mg则对根干重有中等提升（26.9%），对植株干重反而有所下降（-6.2%）。As的特异性吸附量在RSB-Fe/Mn（5.93 ± 0.088 mg/kg）和RSB-Fe/Mg（5.50 ± 0.083 mg/kg）中显著低于RSB（7.03 ± 0.225 mg/kg）和CK （7.04 ± 0.203 mg/kg）。与RSB（42.51 ± 0.49 mg/kg）和CK相比，RSB-Fe/Mn（41.97 ± 0.63 mg/kg）和RSB-Fe/Mg（41.74 ± 1.03 mg/kg）在非晶态铁铝氧化物中结合的As含量显著较低。与RSB-Fe/Mg（0.19 ± 0.0047 mg/kg）、RSB（0.19 ± 0.0015 mg/kg）和CK（0.21 ± 0.0012 mg/kg）相比，RSB-Fe/Mn处理的Cd可交换态含量显著最低（0.18 ± 0.0014 mg/kg）。　　4） RSB-Fe/Mn和RSB-Fe/Mg对生菜（Lactuca sativa L.）生长显著促进，是突变研究中的有效处理。RSB-Fe/Mg在提升植株高度方面最优，而RSB-Fe/Mn则更有利于根部生长和提高土壤pH值。两者均有效将As和Cd稳定于较难生物利用的土壤组分中，降低其被植物吸收的风险。微生物学研究结果表明，添加生物炭改变了土壤微生物群落结构，其中 Candidatus Koribacter和Candidatus Solibacter适应于所有处理，而Bacillus和Sphingomonas则具有处理特异性。由于RSB-Fe/Mn和RSB-Fe/Mg生物炭的施用引发的土壤微生物群落变化，生菜生物量显著增加。在LEfSe分析中，RSB-Fe/Mn处理下优势菌门为变形菌门（Proteobacteria），RSB-Fe/Mg则以绿弯菌门（Chloroflexi）和脱硫杆菌门（Desulfobacterota）为主，而RSB处理以厚壁菌门（ Firmicutes ）和酸杆菌门（ Acidobacteriota ）为主。RSB-Fe/Mn 促进了 Kutzneria 和Gracilibacter属的丰富度，表明微生物群落发生了显著变化。另一发现表明，RSB-Fe/Mn显著提高土壤pH值，并降低As（R²=0.52）和Cd（R²=0.25*）浓度，同时显著增加微生物多样性指数：Shannon（R²=0.52）、Chao（R²=0.64）和Simpson（R²=0.74）。这些多样性指数也与生菜生物量显著相关：Shannon（R²=0.33）、Chao（R²=0.13）和Simpson（R²=0.14*），说明改善的土壤化学性质与微生物生态系统协同促进了作物产量。　　我们的研究表明，RSB-Fe/Mn和RSB-Fe/Mg在As/Cd钝化和SOC稳定方面具有新颖的应用价值，是减少土壤中As和Cd污染、同时维持土壤质量的潜在有效措施。RSB-Fe/Mn具有在农业土壤中减少As和Cd污染、改善土壤健康的巨大潜力。