粉煤灰是一种难处理大宗工业固体废弃物，每年新增量达2亿吨以上，亟待处理。与此同时，我国耕地面积锐减，耕地质量不断下降，粮食安全受到严重威胁。基于以上国情，前人提出了化学法活化粉煤灰制备新型土壤调理剂新思路，大田试验验证了其对农作物的显著的增产提质效果，但增产提质机理尚不清晰，急需研究并揭示。为此，本论文首先采用模拟水耕法识别调理剂中关键增产因子，阐明其交互作用，然后通过污染土壤中重金属的固化效果研究，揭示调理剂对土壤品质提升的影响规律，最后通过研究土壤理化性质变化及大田试验结果进一步从另一侧面揭示土壤调理剂增产提质机理。本论文取得如下创新性进展：（1）查明了基础营养液、调理剂以及四种典型中微量元素对小麦生长发育初期各性状的影响规律。结果显示，磷元素、钾元素以及调理剂所含中微量元素之间存在相互作用关系，Fe和Mg之间，Mg和Ca之间以及Ca和Si之间存在较强的相互影响，而Mg和Si是小麦生长的主要贡献因子，贡献率分别达到66%和55%；（2）调理剂可以实现固化受污染土壤中重金属的作用，尤其对As和Cd效果显著。研究发现，将调理剂施加于受污染土壤中21天后，即显示出良好的固化效果，在最长研究时间九周后，较空白对照组，Cd的活性态含量可降低40.6 %，As降低54.7 %，而对Cr和Hg的固化效果分别为29.6 %和28.5%。调理剂对重金属的固化，可以阻碍农作物从土壤中吸收重金属，进而减少粮食污染风险，最终达到提质作用；（3）土壤调理剂对于土壤的持水能力有明显的增强效果，随着土壤调理剂用量的增加，改善效果进一步增强，在添加量为100kg/亩时，土壤持水率可提高14.3 %；土壤调理剂对土壤团聚体的组成、团聚度以及平均粒度均产生显著影响并能显著提高土壤水稳性团聚体的含量，两种类型土壤水稳性团聚体的含量分别可提高42.3%和20.0%，平均重量直径分别可提高106.3 %和36.7 %，几何平均直径可提高24.2 %和14.7 %；（4）大田试验结果证实粉煤灰基土壤改良剂能够稳定、连续地提高玉米产量，最高可增产52.3%，且玉米粒中重金属元素的含量没有显著变化，其质量完全符合中国和欧盟的食品安全标准；调理剂的加入使得玉米茎粗和茎抗倒伏能力大幅提高，相比空白组，调理剂对玉米茎抗倒伏能力提高37.3%。