研究结果表明，生物炭通过增加植物可利用的铵态氮（NH₄⁺）显著提高香菜的地上部生物量，且这一效果不受微塑料污染的影响。生物炭单独施用时平均可降低16%的土壤氧化亚氮（N₂O）排放；但在微塑料存在下，抑制效应因微塑料类型不同而减弱。无论是否添加生物炭，聚乳酸（PLA, 可降解塑料）通过抑制N₂O生成基因持续减少N₂O排放；聚乙烯（PE，传统塑料）在无生物炭时抑制N₂O排放，但添加生物炭后，由于nifH 和nirK 基因丰度增加，N₂O排放量提高了26%。尽管生物炭和微塑料对土壤微生物α多样性的影响不显著，但改变了群落的结构与组成，并与土壤氮转化过程的变化相关。本研究强调了微塑料类型在生物炭调控土壤氮循环及N₂O排放中的关键作用，塑料污染可能影响生物炭改善土壤功能的效果。

图1 生物炭和微塑料对土壤氮循环过程、氧化亚氮排放及微生物群落的交互作用

01

生物炭通过增强土壤铵态氮的供应显著提高香菜的地上部生物量，且这一效应不受微塑料污染的影响。

02

生物炭和微塑料通过减少土壤矿质氮含量及相关功能基因活性，限制氮循环过程，从而降低土壤N₂O排放。

03

生物炭为土壤提供微生物难利用的惰性碳，减少氮循环相关功能基因的活性和N₂O排放。

04

微塑料和生物炭的共同作用显著改变土壤微生物β多样性。

磷（P）是基本自然过程所必需的元素，能够限制整个生态系统的生产力。然而，全球农业用地目前普遍面临磷缺乏的问题。施用磷肥不仅利用程度较差，而且有逐渐积累的趋势。生物炭是一种在低氧条件下通过生物质热解产生的物质，常被用作土壤改良剂。它可以提供更多可供植物吸收的有效磷，从而解决土壤短期或长期的缺磷问题。本文系统回顾了过去十年（2013-2023年）关于“生物炭与土壤”或“生物炭与土壤磷”的相关研究。综合分析显示，通过土壤的理化性质及微生物群落变化分析生物炭对土壤磷的影响逐渐成为今年的研究热点。本研究的目的是分析生物炭添加对土壤磷有效性的影响差异，并阐明其潜在机制。结果表明，尽管大多数情况下生物炭施用对土壤磷有效性产生积极影响，但根据施用条件的不同，影响程度存在差异。在机制方面，生物炭的施用不仅直接增加土壤中的有效磷（AP）含量，还通过改变土壤的物理、化学和生物性质来间接影响土壤磷的有效性。总之，生物炭的施用可以通过直接或间接途径在不同程度上影响土壤磷的有效性。

图文摘要

生物炭是一种由各种原料热解制得的富碳材料，它可以进一步改性以增强其特性，称为改性生物炭（MB）。近十年来，对MB应用于土壤的研究兴趣不断上升。虽然MB具有很大的潜在优势，但是其应用效果可能受到多种影响因素的制约。例如，未知的物理化学特性、过时的分析技术以及对其施用后可能影响其有效性的土壤因素的有限理解。本文综述了与MB及其理化特性相关的最新研究进展，以提供不限于合成技术的全面理解。这些特性包括比表面积、孔隙度、碱度、pH值、元素组成和官能团。此外，本文还探讨了用于表征这些特性并评估其在土壤应用中有效性的创新分析方法。除了探讨将MB作为土壤改良剂的潜在益处和局限性外，本文还深入研究了影响其应用效果的土壤因素，以及MB技术的最新研究发现和进展。总体而言，本研究将有助于整合当前知识，并找出我们对MB认识上的差距。

图文摘要

01

不同制备和改性技术使改性生物炭的理化性质得到强化，包括孔隙结构、元素组成、pH、官能团、水力特性和络合力等。

02

改性生物炭的分析技术，包括扫描电镜、透射电镜、能量色散X射线光谱法、X射线衍射等，存在局限性。

03

土壤类型、功能材料饱和度的比率、生物炭的施用量和施用方式等因素都会影响改性生物炭在土壤中的应用效果。

04

基于改性生物炭研究的局限，建议未来提升分析方法、机制研究与协同应用，并关注生物炭的再生、环境风险与稳定性。