01

干湿交替灌溉与氮负载生物炭协同应用，可同时实现水稻增产、节水与抑制氨挥发，破解生产三难困境。

02

协同策略能逆转氮负载生物炭在传统淹灌下加剧氨挥发的环境风险，将其转化为环境友好型技术。

03

该策略通过协同优化作物氮素积累与水分消耗两大核心生理过程，实现资源利用效率的显著提升。

04

本研究提供的“水-炭-氮”一体化管理框架，为应对全球粮食安全与水环境污染挑战提供了创新路径。

城市绿地提供了重要的生态系统服务与休闲功能，但在快速城市化进程中，正面临着有机质耗竭、肥力下降与养分循环受阻等严峻挑战。尽管生物炭与堆肥等改良措施已在农田等生态系统中广泛使用，但其在不同城市绿地中的施用效果及潜在调控机制尚不明确。

本研究在三种本底养分水平存在显著差异的城市绿地中开展控制实验，发现生物炭与堆肥施用可显著提升土壤碳氮含量，并且在养分匮乏城市绿地的提升幅度最高可达富养分城市绿地的14.4倍。在养分匮乏城市绿地中，生物炭与堆肥施用通过提高真菌物种多样性及真菌/细菌丰富度比，驱动土壤碳氮含量显著提升。而在富养分城市绿地中，真菌物种多样性、网络连通性及稳定性均呈下降趋势，细菌生长却显著增强，最终加速土壤碳消耗并抑制碳累积。

上述结果表明，城市绿地土壤本底养分状况调控了改良措施的施用效果：养分匮乏土壤中，真菌主导碳累积与肥力提升过程；富养分土壤中，过剩养分则更有利于细菌驱动的碳矿化过程。整体上，本研究揭示了真菌在城市绿地土壤碳累积与肥力提升中的关键驱动作用，并建议应将生物炭与堆肥优先施用于养分贫乏的城市绿地中，以实现其生态效益的最大化，为城市绿地的精准碳氮管理提供了理论指导和科学依据。

图1 图文摘要

稻田砷污染和甲烷排放是农业环境领域的研究热点之一。生物质炭具有氧化还原特性，可调控土壤氧化还原过程，虽然有助于减少甲烷排放，但会加剧砷释放风险。本研究通过孔改性和二氧化钛负载制备出二氧化钛负载多孔炭，探究其同步阻控稻田土壤厌氧砷释放和甲烷排放的效果。二氧化钛负载赋予了多孔炭砷吸附能力，其吸附三价砷具有强的抗共存离子干扰能力，而吸附五价砷极易受共存离子干扰。在Shewanella oneidensis MR-1还原含砷水铁矿体系中，二氧化钛负载多孔炭是电子穿梭体。二氧化钛负载降低了多孔炭作为电子穿梭体加速的效率，不会显著影响五价砷释放和固定行为，但有助于通过吸附作用减少三价砷的释放速度和释放量。在淹水稻田土壤中，二氧化钛负载多孔炭的电子穿梭能力非常有限，反而通过吸附DOM，抑制了DOM的微生物碳源和电子穿梭功能。二氧化钛负载显著强化了多孔炭抑制砷释放的效果，在铁还原末期将最大砷释放量减少91.3%，但不会显著弱化多孔炭的二氧化碳和甲烷减排效果。本研究有助于推动生物质炭基材料用于土壤改良，实现控砷降碳协同增效。

01

共存磷酸根和硅酸根可使二氧化钛负载多孔炭的五价砷吸附能力降低74.1%-89.8%，而三价砷吸附能力仅降低3.64%-25.3%

02

二氧化钛负载多孔炭加速Shewanella oneidensis MR-1还原含砷水铁矿，但通过吸附作用有效减少三价砷的释放速度51.8%-87.5%和释放量33.9%-86.9%。

03

二氧化钛负载多孔炭降低稻田土壤铁还原、砷释放、二氧化碳和甲烷排放，砷释放降低91.3%，甲烷排放减少37.1%。