由于气候和环境效应的影响，海洋上空气溶胶受到研究者的关注。海水中气泡上升至海面破裂时，会把海洋微表层的表面活性物质富集到海洋飞沫气溶胶中，从而影响其物理和化学性质。总结了海洋表面活性物质的来源及其表征量化方法，阐述了表面活性物质对海洋飞沫气溶胶数浓度及粒径分布的影响，进而归纳了对吸湿性、云凝结核活性和冰核活性的影响机制。由于来源、类型、结构及其他环境条件的不同，表面活性物质对海洋飞沫气溶胶的产生及理化性质的影响具有显著差异，给研究海洋飞沫气溶胶的环境和气候效应造成困难，需要进一步开展表面活性物质的观测和模拟研究，为改进海洋飞沫气溶胶区域和全球建模提供科学支撑。
土壤有机碳因其储量大、驻留时间长而成为陆地生态系统碳库的主要组分，其微小变化将对陆地碳通量和全球气候变化产生重大影响。土壤有机碳的组成、转化和稳定性机制主要受土壤微生物调控。综述了微生物介导的土壤有机碳形成、转化和稳定等方面的研究进展。土壤有机碳包括植物源碳和微生物源碳两部分：植物碳是土壤有机碳的主要来源，而土壤微生物活性是土壤有机碳形成、转化和稳定的主要驱动力。土壤微生物通过“体外修饰”途径将植物碳分解形成易周转的土壤颗粒态有机碳；微生物通过“体内周转”途径形成的微生物残体碳，与土壤黏土矿物相互作用形成的矿物结合态有机碳均贡献于土壤有机碳稳定组分。激发效应和续埋效应之间的平衡，调控土壤有机碳库的储量和稳定。全球尺度上，介导土壤有机碳变化的微生物活性受制于年降水量和土壤环境要素（如土壤有机碳、总氮和pH等）。响应于全球变化，将来应关注植物凋落物—微生物活性—土壤基质耦合调控的土壤有机碳数量与质量变化机制研究以及微生物碳利用效率的环境依赖性探究，以揭示土壤微生物对土壤有机碳周转及稳定性维持的调控机制。
黑色页岩是地球深部及地表多圈层联动条件下生命过程和非生命过程共同作用的产物，含有丰富的社会发展不可或缺的能源资源，是坚持“四个面向”、开展学科交叉基础前沿研究、服务国家高质量发展的广阔研究领域。为全面了解中国黑色页岩研究现状，厘清热点研究课题，深入挖掘研究前沿与热点并掌握其发展动向，使用CiteSpace可视化软件对收录在中国知网（1 466篇）和Web of Science（1 069篇）数据库中有关中国黑色页岩的文献进行了知识图谱分析。结果显示：相关论文发表量自21世纪以来逐年上升，机构间合作研究网络逐渐增强，研究走向国际化，学术影响力显著提升；核心研究主题包括页岩气、龙马溪组和四川盆地等关键词；研究前沿聚类涵盖“南华北盆地”（Southern North China Basin）“五峰—龙马溪组”“奥陶系—志留系过渡时期”“早寒武世”“镍钼多金属硫化物层”“埃迪卡拉纪放射性成因Sr同位素偏移”“奥陶系—志留系五峰—龙马溪页岩”“鄂尔多斯”“华南”“页岩气潜力”“寒武纪沉积相”“早寒武世黑色页岩”等12个子域。总结得出，中国黑色页岩研究正处于快速发展阶段，热点研究学科为石油与天然气地质学，热点研究区域为四川盆地，热点关注地层有五峰组—龙马溪组和牛蹄塘组等。前沿研究主题由早期的矿床学和沉积学研究等向现在的石油与天然气地质学研究转移。整体上看，中国黑色页岩研究在“学科”“区域”以及“地层”方面关注力度不均衡，尤其学科间分割现象较明显，合作不紧密，多学科协同研究没有体现；对黑色页岩本身的研究重点关注沉积环境和氧化还原条件，沉积过程和机理研究不够显著。建议加强学科节交叉和融合，从面向科学前沿和服务国家需求两方面开展黑色页岩综合研究。
水土资源匹配往往直接影响着各个地区的粮食生产状况，是经济社会高质量发展和农业生产现代化的基础。以黄河流经的9个省区［以下简称“沿黄九省（区）”］为例，基于自然本底和用水总量控制状况的可利用水资源、耕地资源总量以及灌溉耕地资源量4个要素耦合构建了水—耕地—粮食三元协同关系模型，探析了2010—2020年沿黄九省（区）“省—市”尺度水土资源匹配的时空演变特征及各影响要素的贡献度。结果表明：
地球化学元素的空间分布变异特征复杂，传统区域地球化学调查分析只考虑空间信息要素，无法反映其他要素层次异质性。因此提出采用地质要素、地理要素、空间要素、生态要素和人类活动等层次区域化标签作为机器学习模型的协变量进行硒元素空间分布预测。通过对比随机森林模型、极致梯度提升树模型、特征贡献—随机森林模型、深度神经网络模型以及传统的空间插值模型，发现特征贡献—随机森林模型在硒元素预测方面具有更高的精度，表明基于特征贡献—随机森林模型的多要素层次插值技术在土壤硒元素空间分布预测中具有较高的可行性。根据预测结果对硇洲岛硒元素空间分布进行贝叶斯局部空间自相关分析表明，影响硒元素空间分布的关键因子是基础地质条件和人类活动等。研究可进一步拓展地球化学数据的服务应用维度，使土壤地球化学数据的运用更加精确和科学。
地应力场特征分析评价是深层页岩气勘探开发的重要环节，对压裂裂缝走向预测、井网部署和水平井位部署具有重要的指导意义。以四川盆地泸州北区龙一1亚段为例，通过室内实验、测井解释对比和应力场模拟预测，建立了岩石力学动静态参数转换关系式，明确单井地应力特征，完成应力场扰动分析，实现了对研究区应力场的分区刻画。结果表明：
地应力是地下岩石重要的地质力学属性，对其大小及方向的准确评估对于致密油储层增产方案设计具有重要意义。以致密油砂岩储层为例，系统开展了岩石力学、差应变、水力压裂及微地震监测约束下的地应力大小和方向的综合评价。结果表明，三方向主应力均为埋深的函数。压裂为张性破裂且受水平最小主应力的直接影响，因此，破裂压力与水平最小主应力之间有良好的正相关性；破裂压力与水平最大主应力之间无直接联系，主要受岩石强度影响，能反映泊松比性质，因此，具有高破裂压力岩石的水平最大主应力可能相对偏低。基于井壁崩落法、钻井诱导缝法、震源机制分析及微地震监测确定了目的层现今地应力方向为NE45°~NE60°。天然裂缝的存在会导致局部人工缝扩展方向发生偏转，压裂缝的扩展主要受天然缝的分布及开启性影响；进而，水力缝缝高与半缝长呈负相关性，即天然裂缝开启性对控制水力缝缝高有一定影响。成果可以为强非均质性致密油储层压裂效果评估提供科学指导。
随着全球气候危机的加剧，实现碳中和的任务变得更为紧迫。中国政府承诺在2060年实现碳中和，除了加快能源转型、减少化石燃料消耗外，还需大力发展负排放技术以抵消社会生产生活中难以避免的碳排放。海洋作为地球上最大的活跃碳库，具有巨大的储碳潜力。围绕海洋负排放的研发方兴未艾，其主要技术路径包括渔业碳汇、陆海统筹、地质封存、人工上升流、增强风化以及铁施肥等。其中，增强风化和铁施肥等技术都涉及人为投加外源物质到海洋，理论上可通过对投加组分和方式的复合优化，实现多技术路径的耦合，进一步提升海洋固碳和储碳的效率。基于此提出了“人工灰尘”这一潜在的耦合技术路径。“人工灰尘”以提高海洋储碳量（而非初级生产力）为技术目标。拟通过改良铁施肥所用材料及投加方式提高其作用时效，并实现对藻类种群结构的调整，促进更难降解的、更易下沉的藻类生长。此外，在藻类死亡和降解高峰时段，再次投加硅酸盐岩/矿物粉末为主体的二级“人工灰尘”，基于增强风化原理提升海水碱度，同时利用矿物溶解释放的钙和镁等离子促进有机碳团聚沉降，促进其在沉积物中的埋藏。“人工灰尘”这一耦合技术概念的提出可为今后海洋负排放的理论研究提供更广阔的思路。
