生物質(zhì)炭對(duì)農(nóng)田土壤磷有效性的影響研究進(jìn)展

張登曉，高雅，介紅彬，張文靜，牛亞茹，王代長(zhǎng)

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450002;2.河南省地質(zhì)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450000)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要大量的肥料投入保障人類發(fā)展對(duì)糧食的需求[1]。2019年中國(guó)農(nóng)用化肥用量達(dá)到5 404萬(wàn)t[2]。肥料的過(guò)量施用在保證糧食增長(zhǎng)的同時(shí)也帶來(lái)了土壤酸化、水體富營(yíng)養(yǎng)化、溫室氣體排放等一系列問(wèn)題[3-5]，對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)潛在威脅。因此，2015年以來(lái)，中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部接連發(fā)布《化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》和《〈到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案〉推進(jìn)落實(shí)方案》等文件，以實(shí)現(xiàn)化肥的減施增效，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。磷是作物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，磷肥由于其原料的不可再生性而限制了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[6]。磷肥施入土壤中易被黏土礦物或鈣、鐵、鋁等礦物離子吸附并轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定形態(tài)在土壤中蓄積，部分磷隨地表徑流進(jìn)入環(huán)境[7]，導(dǎo)致磷肥當(dāng)季利用率只有10%～25%，同時(shí)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的加劇。因此，提高磷肥的利用效率，激發(fā)和優(yōu)化土壤供磷潛能，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效合理，對(duì)推動(dòng)中國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

近年來(lái)，生物質(zhì)炭在農(nóng)業(yè)廢棄物處理、作物增產(chǎn)、農(nóng)田土壤固碳減排及土壤修復(fù)等應(yīng)用中表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，在土壤養(yǎng)分調(diào)節(jié)及提高養(yǎng)分利用率上具有重要的作用[8-9]。目前，生物質(zhì)炭在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的研究主要集中在碳循環(huán)、氮循環(huán)和重金屬固定等方面，主要涉及農(nóng)田土壤溫室氣體排放、土壤污染修復(fù)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮素的高效利用等[10-12]。生物質(zhì)炭對(duì)土壤的調(diào)控機(jī)理研究主要在兩個(gè)方面。第一，生物質(zhì)炭自身的性能。生物質(zhì)炭豐富的官能團(tuán)和溶解態(tài)有機(jī)碳，影響土壤結(jié)構(gòu)和生物特性[13]；生物質(zhì)炭具有較高的孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積[14]，能夠調(diào)控土壤礦物元素的固定和釋放；生物質(zhì)炭較高的pH值能夠影響土壤微域酸堿性[15]；其較高的磷、鉀等養(yǎng)分含量可直接釋放到土壤中供作物吸收利用[9]；而且生物質(zhì)炭具有高度芳香化的結(jié)構(gòu)，能夠在土壤中長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，對(duì)土壤的調(diào)控具有長(zhǎng)期性[16-17]。第二，生物質(zhì)炭調(diào)控土壤物理化學(xué)和生物學(xué)性能。生物質(zhì)炭施入土壤后能夠提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)土壤大團(tuán)聚體的形成[18]，從而形成較好的土壤孔隙結(jié)構(gòu)[19]，提高土壤保水保肥性能[20-21]，同時(shí)為土壤微生物的生存提供了較好的棲息環(huán)境，提高微生物量并改善微生物群落結(jié)構(gòu)[22]，土壤微生物和酶活性的提高又進(jìn)一步影響土壤碳、氮、磷等養(yǎng)分的循環(huán)過(guò)程[23]。

目前，生物質(zhì)炭對(duì)土壤碳和氮的循環(huán)過(guò)程和機(jī)理研究較多，而對(duì)土壤磷素的調(diào)控及其機(jī)理研究相對(duì)較少。無(wú)論是生物質(zhì)炭本身還是通過(guò)對(duì)土壤的調(diào)控，都有可能影響土壤中磷的保持和釋放過(guò)程。KLOSS等[8]和DELUCA等[24]研究表明，生物質(zhì)炭施到土壤中能夠增加土壤有效磷含量；同時(shí)BIEDERMAN和HARPOLE[25]分析發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭能夠增加作物對(duì)土壤磷的吸收量。因此，生物質(zhì)炭在農(nóng)田中的應(yīng)用被認(rèn)為是保持土壤磷持續(xù)供應(yīng)和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的重要措施[26-27]。生物質(zhì)炭還田可作為促進(jìn)土壤磷循環(huán)的潛在途徑[9]。張登曉等[28]研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭施入土壤中有效磷含量平均增加64%，而目前生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷有效性的調(diào)節(jié)機(jī)理還不清楚。ALLER[29]通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得出，生物質(zhì)炭中平均磷含量為8.3 g·kg-1，其中有效磷含量為2.6 g·kg-1。生物質(zhì)炭施入后土壤增加的有效磷的量高于生物質(zhì)炭自身含有的有效磷量，因此生物質(zhì)炭對(duì)土壤有效磷含量的增加不僅來(lái)自生物質(zhì)炭自身的直接釋放，可能還包括穩(wěn)定態(tài)磷的活化[30-31]。生物質(zhì)炭生產(chǎn)過(guò)程中磷可轉(zhuǎn)化為相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)[9,16]，能夠成為土壤速效磷的持續(xù)供應(yīng)源，因此，生物質(zhì)炭在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)磷有效性的調(diào)控具有長(zhǎng)期持續(xù)性。

目前，應(yīng)用生物質(zhì)炭于農(nóng)田土壤改良和肥力培育的基礎(chǔ)機(jī)理研究，及其持效性和影響因素的研究已成為前沿科學(xué)問(wèn)題[32-33]。對(duì)土壤磷素而言，生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷素的調(diào)控作用已得到大量研究證實(shí)。然而，生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷素有效性的調(diào)控受到土壤性質(zhì)，包括有機(jī)質(zhì)含量、pH、質(zhì)地等，和生物質(zhì)炭性質(zhì)，包括原料、裂解溫度等因素的影響[34-35]。因此，本研究綜述了目前生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷素調(diào)控的研究進(jìn)展，從生物質(zhì)炭施入土壤后對(duì)磷素的吸附特性，對(duì)穩(wěn)定態(tài)磷的活化，以及生物質(zhì)炭對(duì)磷素調(diào)控的長(zhǎng)期性及其影響因素等方面，闡述生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷素調(diào)控的機(jī)理，旨在為利用生物質(zhì)炭為在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高磷利用效率和肥料減施提供理論依據(jù)。

1 生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷有效性的調(diào)控機(jī)制

1.1 生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷素吸附特性的影響

外源磷肥施入土壤后一部分很快被土壤有機(jī)物質(zhì)、土壤黏粒和礦物離子(Ca2+、Al3+和Fe3+等)等吸附，并進(jìn)一步經(jīng)化學(xué)固定作用轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定形態(tài)而難以被農(nóng)作物吸收利用，導(dǎo)致磷肥的利用效率相對(duì)較低。在酸性土壤中，磷酸根易被鐵、鋁氧化物或硅酸鹽等固定，而石灰性土壤中大部分磷與鈣離子結(jié)合形成沉淀物。因此，減少土壤對(duì)外源磷素的吸附固定或促進(jìn)穩(wěn)定態(tài)磷的活化，成為提高磷利用率和減少磷肥用量的途徑。提高農(nóng)田土壤中有機(jī)質(zhì)含量可增加穩(wěn)定態(tài)磷向有效態(tài)磷的轉(zhuǎn)化，從而提高磷的利用效率[36-37]。一方面，土壤中的有機(jī)質(zhì)可被微生物礦化分解而轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)磷；另一方面，土壤有機(jī)質(zhì)帶有的大量羥基、羧基等官能團(tuán)，具有電負(fù)性，與磷酸根離子競(jìng)爭(zhēng)固相表面的專性吸附位點(diǎn)，減少土壤對(duì)磷的吸附。不同農(nóng)藝措施下土壤有機(jī)質(zhì)含量、團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)等性質(zhì)不同，對(duì)磷酸根的結(jié)合方式或親和力不同，從而影響磷的循環(huán)過(guò)程和磷肥利用效率。從這個(gè)角度看，由于生物質(zhì)炭自身具有較強(qiáng)的吸附特性，及其通過(guò)對(duì)土壤空隙結(jié)構(gòu)和土壤有機(jī)質(zhì)性質(zhì)的影響，因此生物質(zhì)炭的施入可能通過(guò)影響土壤對(duì)磷素的吸附特性而調(diào)控土壤磷有效性(圖1)。

生物質(zhì)炭表面含有大量羧基、羥基、氨基等活性官能團(tuán)并帶有負(fù)電荷，施入土壤中使土壤離子交換量顯著增加[38-39]，對(duì)Ca2+、Fe3+等陽(yáng)基離子具有吸附效應(yīng)，因此能夠減少礦物離子對(duì)磷的吸附固定。另外，OMONDI等[40]研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭施入土壤中能夠顯著增加土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的形成。ISLAM 等[41]進(jìn)一步通過(guò)整合分析研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭施入后平均提高土壤團(tuán)聚體大小的16.4%。良好的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)土壤對(duì)磷素的保持，減少因徑流等過(guò)程而產(chǎn)生的損失(圖1)。而團(tuán)聚體保護(hù)作用又是增加土壤固碳并減少有機(jī)質(zhì)礦化的重要作用機(jī)制[42]。因此，生物質(zhì)炭通過(guò)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)分子結(jié)構(gòu)及官能團(tuán)電負(fù)性的持續(xù)影響，以及通過(guò)對(duì)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的促進(jìn)而影響土壤對(duì)磷的吸附特性可能是其對(duì)磷調(diào)控的機(jī)制之一。

生物質(zhì)炭對(duì)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)及保水保肥性的作用在不同土壤和生物質(zhì)炭條件下有很大的差異[34,41,43]。ZHANG等[26]和JIANG等[44]研究了酸性土壤中生物質(zhì)炭的施入對(duì)外源磷素的吸附特性，發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭能夠增加土壤對(duì)磷的保留，并且通過(guò)提高酸性土壤的pH而減少對(duì)磷的吸附，同時(shí)該效應(yīng)在生物質(zhì)炭類型間有差異。而目前在石灰性土壤中生物質(zhì)炭處理對(duì)磷的吸附效應(yīng)的影響缺少深入系統(tǒng)的研究。土壤中磷的吸附固定狀況可通過(guò)吸附特征反映出來(lái)，包括磷在土壤中與黏土礦物、有機(jī)質(zhì)和黏粒等的結(jié)合狀況，同時(shí)表征土壤對(duì)外源輸入磷的吸持能力和土壤原有磷的釋放能力。因此，為了定量研究生物質(zhì)炭施入土壤之后對(duì)磷的吸附機(jī)制，需要進(jìn)行系統(tǒng)的等溫吸附試驗(yàn)來(lái)探索生物質(zhì)炭對(duì)土壤有效性的物理化學(xué)調(diào)節(jié)機(jī)制。

1.2 生物質(zhì)炭對(duì)土壤穩(wěn)定態(tài)磷的活化機(jī)制

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中磷的調(diào)控既包括對(duì)外源施入磷利用效率的調(diào)節(jié)，也包括土壤中原有穩(wěn)定態(tài)磷的活化。穩(wěn)定態(tài)磷的活化在實(shí)現(xiàn)磷肥減施和環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)農(nóng)業(yè)應(yīng)用中具有重要意義。土壤穩(wěn)定態(tài)磷的活化研究目前主要通過(guò)兩個(gè)方面，一是通過(guò)溶磷微生物的活化作用，二是通過(guò)根系分泌的有機(jī)酸等對(duì)穩(wěn)定態(tài)磷的溶解。近年來(lái)，溶磷菌在土壤磷的活化研究中受到關(guān)注。土壤中的溶磷菌有很多種類，包括菌根屬(Mycorrhiza)、曲霉屬(Aspergiuus)和根霉屬(Rhizopus)等真菌；鏈霉菌屬(Streptomyces)等放線菌；歐文氏茜屬(Erwinia)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、土壤巧菌屬(Agrobacterium)等細(xì)菌。土壤微生物對(duì)磷的活化一方面通過(guò)酶解作用，微生物產(chǎn)生的磷酸酶水解有機(jī)磷，并釋放出作物可直接吸收利用的生物有效態(tài)磷[45]；另一方面，土壤微生物通過(guò)分泌有機(jī)酸等次生代謝產(chǎn)物，例如蘋(píng)果酸、乳酸、檸檬酸等，可將磷酸鋁和磷酸鈣等沉淀態(tài)的磷直接溶解活化[46]，有機(jī)酸類物質(zhì)也可與土壤中Ca2+、Fe3+和Al3+等礦物離子絡(luò)合，從而減少磷的結(jié)合位點(diǎn)[47]。近年來(lái)，利用液相31P核磁共振(31P-NMR)技術(shù)，根據(jù)振動(dòng)頻率的不同能夠檢測(cè)出磷酸單酯、磷酸二酯(磷酯和DNA磷)、膦酸酯等有機(jī)磷形態(tài)，以及正磷酸鹽、焦磷酸鹽和多磷酸鹽等無(wú)機(jī)磷形態(tài)[48]。JIN等[49]利用液態(tài)31P-NMR技術(shù)發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭施入增加了土壤中正磷酸鹽和焦磷酸鹽的含量。因此，利用31P-NMR技術(shù)在研究生物質(zhì)炭處理下土壤磷素的形態(tài)變化及穩(wěn)定性具有重要的作用。

生物質(zhì)炭的施用顯著影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及其活性。CHEN等[50]和 ZHENG等[51]報(bào)道了秸稈生物質(zhì)炭施入酸性水稻田后土壤微生物量碳含量顯著增加30%，并且該效應(yīng)保持四年以上。ZHOU等[52]和JIN等[53]研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭施入后降低了土壤qCO2，表明土壤微生物的活性也顯著增強(qiáng)。因此對(duì)土壤磷來(lái)說(shuō)，生物質(zhì)炭可能通過(guò)增加土壤溶磷菌的豐度和活性而保持土壤有效磷的增加。微生物分泌的磷酸酶和葡萄糖脫氫酶等能夠促進(jìn)土壤中磷素的礦化和溶解，從而影響土壤中磷素的生物化學(xué)循環(huán)過(guò)程[54-55]。生物質(zhì)炭施入土壤中能夠促進(jìn)真菌菌絲體的生長(zhǎng)，同時(shí)通過(guò)改變具有溶磷功能細(xì)菌的活性而增加土壤中磷有效性[56]。部分微生物含有的磷饑餓誘導(dǎo)(psi)基因能夠調(diào)控磷酸單酯酶和磷酸二酯酶的合成，促進(jìn)土壤有機(jī)磷的礦化[57]。其中，PhoD基因已經(jīng)被鑒定為細(xì)菌中具有編碼堿性磷酸酶的基因[58]。另外，生物質(zhì)炭中礦物質(zhì)成分的施入能夠促進(jìn)土壤微生物分泌有機(jī)酸類物質(zhì)，促進(jìn)穩(wěn)定態(tài)磷的溶解[59]。為了挖掘其機(jī)制，POKHAREL等[23]和ZHANG等[12]通過(guò)整合分析的方法，統(tǒng)計(jì)了生物質(zhì)炭施入后土壤微生物量和胞外酶活性的變化。結(jié)果顯示，生物質(zhì)炭顯著提高了土壤微生物量碳的含量，并且土壤中與碳氮磷等養(yǎng)分循環(huán)相關(guān)的酶活性均顯著增加。因此微生物對(duì)穩(wěn)定態(tài)磷的溶解可能是生物質(zhì)炭調(diào)控土壤磷有效性的關(guān)鍵過(guò)程之一。

另外，植物根系對(duì)土壤磷的活化也發(fā)揮著重要的作用，并且溶磷菌在土壤中的分布具有強(qiáng)烈的根際效應(yīng)[60]。植物根系可產(chǎn)生并釋放酸性磷酸酶和有機(jī)酸類小分子物質(zhì)于根際土壤中，從而增加有機(jī)磷的礦化和沉淀態(tài)磷的溶解。LOU等[61]研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭中含有的部分生物活性有機(jī)分子具有植物根系的促生作用。而且生物質(zhì)炭對(duì)土壤理化性質(zhì)的改善能夠?yàn)樽魑锔档纳L(zhǎng)提供良好的環(huán)境[62]，促進(jìn)作物根系的生長(zhǎng)[63]，因此生物質(zhì)炭能夠提高根系與土壤之間的相互作用。KOLTON等[64-65]通過(guò)高通量測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭施用后改變了作物根際微生物群落結(jié)構(gòu)和并顯著提高了產(chǎn)黃菌屬(Flavobacterium)和擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes)等微生物菌屬的豐度，并且酚類和糖類化合物的代謝效率得到提高。MICKAN等[66]發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭與菌根真菌之間也存在顯著交互作用。因此，生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷的活化可能存在生物質(zhì)炭-微生物-作物根系三者之間的互作效應(yīng)(圖1)。

圖1 生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷有效性的影響與根系-微生物-土壤協(xié)同效應(yīng)模型Fig.1 Effect of biochar amendment on soil P availability and the synergistic effect model between root-microorganism-soil

2 生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷的長(zhǎng)效調(diào)控及其影響因素

生物質(zhì)炭在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的效應(yīng)具有持續(xù)性。WANG等[16]指出，生物質(zhì)炭一次施用后，連續(xù)6 a內(nèi)稻田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力及生態(tài)效益不斷提升，利用自然再生資源的能力顯著增強(qiáng)。LIANG等[67]對(duì)土壤磷的研究也發(fā)現(xiàn)，畜禽糞便直接施入土壤之后，有效磷的含量開(kāi)始相對(duì)較高，隨后幾天內(nèi)迅速降低，而生物質(zhì)炭處理下一直保持較高的有效磷含量。該結(jié)論通過(guò)整合分析得到進(jìn)一步證實(shí)并且具有普遍性，而且生物質(zhì)炭一次性施入土壤兩年以后有效磷含量依然顯著增加[28]。生物質(zhì)炭自身含有的磷主要為穩(wěn)定態(tài)，在生物和非生物的作用下，這些穩(wěn)定態(tài)磷元素能夠被逐漸釋放出來(lái)，持續(xù)為作物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分來(lái)源[68]。因此，生物質(zhì)炭能夠長(zhǎng)期保持穩(wěn)定態(tài)磷向有效態(tài)的轉(zhuǎn)化[69]，為作物生長(zhǎng)提供持續(xù)的磷來(lái)源。目前生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷有效性的長(zhǎng)期調(diào)控作用及其機(jī)制不清楚，對(duì)生物質(zhì)炭在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用具有一定的限制性。

生物質(zhì)炭的原料和生產(chǎn)條件是影響其生態(tài)功能的重要因子[70]。不同原料生物質(zhì)炭對(duì)土壤有效磷的效應(yīng)值差別很大，范圍在5%～180%[28]。BORN? 等[71]研究發(fā)現(xiàn)，木炭由于其礦質(zhì)離子含量較高而對(duì)磷具有顯著吸附效應(yīng)，而秸稈炭沒(méi)有吸附效應(yīng)。另外，隨著裂解溫度的升高，灰分中Ca2+、Mg2+等礦物離子的含量增加，在生物質(zhì)炭堿性的環(huán)境中部分磷素轉(zhuǎn)化為Ca-P或者M(jìn)g-P等穩(wěn)定態(tài)而使其可利用性降低[72-74]。在不同類型土壤中生物質(zhì)炭對(duì)磷吸附和活化效應(yīng)也有不同表現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，偏中性的土壤中生物質(zhì)炭對(duì)有效磷的增加幅度最大，且顯著高于酸性或者堿性土壤[28]。這可能與不同土壤中磷的形態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)制有關(guān)，酸性土壤中大量的Fe3+和 Al3+等礦物離子，以及堿性土壤中大量的Ca2+離子均易與磷結(jié)合而形成沉淀態(tài)[75]。因此，應(yīng)用生物質(zhì)炭在促進(jìn)磷可持續(xù)利用的過(guò)程中需綜合考慮生物質(zhì)炭及土壤條件的限制。

3 結(jié)論與展望

生物質(zhì)炭施入土壤能夠增加磷素有效性，并且表現(xiàn)出持續(xù)效應(yīng)。本文綜述了生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷素有效性的調(diào)控過(guò)程及相關(guān)機(jī)理的研究進(jìn)展。一方面，生物質(zhì)炭自身包含大量磷素養(yǎng)分，可被釋放到土壤中，而其良好的空隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積表現(xiàn)出吸附性，對(duì)磷素的釋放具有緩釋效應(yīng)，因此能夠調(diào)控土壤磷素有效性。另一方面，生物質(zhì)炭能夠促進(jìn)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的形成和提高土壤有機(jī)質(zhì)含量等，可能通過(guò)改變土壤空隙結(jié)構(gòu)和土壤顆粒表面電荷等影響對(duì)磷素的吸附與釋放過(guò)程，從而調(diào)控土壤磷有效性。另外，生物質(zhì)炭能夠影響土壤生物性狀并改善作物根系構(gòu)型，因此可能通過(guò)對(duì)微生物和根際土壤性狀的影響而對(duì)磷素的有效性表現(xiàn)出生物調(diào)控機(jī)制，包括微生物的解磷機(jī)制和作物根系的活化機(jī)制等，比如磷酸酶活性的變化、相關(guān)功能性基因豐度的變化、根系分泌有機(jī)酸的種類及數(shù)量的變化等。但同時(shí)生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷素的效應(yīng)受到土壤性質(zhì)(有機(jī)質(zhì)含量、pH、質(zhì)地等)和生物質(zhì)炭性質(zhì)(原料、裂解溫度等)等因子的影響。

生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷循環(huán)影響的研究，需要結(jié)合吸附動(dòng)力學(xué)和微生物學(xué)、植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)等，多角度系統(tǒng)性的探索其非生物與生物調(diào)控機(jī)制，闡明生物質(zhì)炭對(duì)磷素的礦化、固定、遷移和吸收過(guò)程以及與相關(guān)功能微生物群落結(jié)構(gòu)和活性之間的關(guān)系，構(gòu)建生物質(zhì)炭-土壤-微生物-根系之間協(xié)同作用模型。并且綜合考慮不同性質(zhì)的土壤和生物質(zhì)炭等因素，探明在不同土壤條件下，生物質(zhì)炭對(duì)土壤磷素養(yǎng)分調(diào)控的主導(dǎo)因子。另外，針對(duì)生物質(zhì)炭對(duì)磷素調(diào)控的長(zhǎng)期性，研究不同土壤條件下生物質(zhì)炭的老化過(guò)程及其對(duì)土壤磷素調(diào)控機(jī)制的改變。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)不同的土壤條件開(kāi)發(fā)相應(yīng)的農(nóng)業(yè)管理模式或炭基磷肥等產(chǎn)品，為合理利用生物質(zhì)炭促進(jìn)農(nóng)田土壤養(yǎng)分高效利用和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。