经济-社会的快速发展、人口的不断增长导致了土地资源的巨大压力，而农业的集约化方式也引起了土壤的普遍退化（如：土壤侵蚀、水土养分流失、土壤板结缺水、重金属富集、有机物污染等），尤其是磷肥利用率低、土壤磷固定严重等现象极大地制约了作物产量和生态可持续性。据统计，全球大约25%的土地严重退化、50%的土地由于人为活动而中度退化，使得当前和未来的粮食安全受到了严重威胁。因此，退化土地的可持续修复是满足全球粮食需求的重要举措。传统的磷肥施用量大但易被土壤固定，如何提高磷的有效性成为农业与环境领域的研究热点。生物炭因其改良土壤的潜力而备受关注，利用改性生物炭技术进行土壤改良、土壤环境修复，无疑是一种行之有效的有力手段和方法，但有关改性生物炭修复下的退化土壤磷组分与温室气体排放关系研究尚有待深入。

中国科学院西双版纳热带植物园（以下简称“版纳植物园”）生态水文研究组博士后Khan Muhammad Numan联合导师刘文杰、Ashutosh Kumar Singh、张会民（中国农科院）等，针对农林耕作、生产中所面临的土壤退化和土壤磷固定严重等现实问题，测定了实施不同剂量梯度（0%、1%、2.5%）非改性生物炭（BC）、镁改性生物炭（Mg-BC）对两种退化酸性土壤的酶活性、磷组分、温室气体排放量等方面的影响机制及其生态功能。结果表明：（1）非改性生物炭BC与镁改性生物炭Mg-BC均能够显著改善退化土壤的理化性质并提升土壤酶活性，且镁改性生物炭Mg-BC的改良效果更为优越；（2）生物炭的添加显著提高了两种土壤中的不稳定磷库，同时降低了中等不稳定磷与残留磷库，该效应在镁改性生物炭Mg-BC处理土壤中的效果更为显著；（3）生物炭的添加促使两种土壤的CO₂排放量增加8%−138%，但降低了N₂O排放量的11%−44%。进一步的相关性分析表明，镁改性生物炭Mg-BC通过调节土壤pH、提升土壤养分的有效性和酶活性，在退化酸性土壤中同时实现了磷有效性提升和N₂O减排的双重功能、效应。以上相关研究结果为改性生物炭在退化酸性土壤修复和地力提升方面的应用提供了理论依据和现实参考，未来研究将深入探究改性生物炭在不同橡胶种植模式多样化土壤中的长期效应和生态功能。

相关结果以Relationships between soil phosphorus fractions and greenhouse gas emissions in degraded red and black soils amended with magnesium treated biochar为题，发表在期刊Global Change Biology−Bioenergy上。该研究得到版纳植物园“十四五”规划和博士后基金、国家基金−外青、国家外专、云南省基金−重点、“兴滇英才−高端外专”和“兴滇英才−青专”等资助。感谢版纳植物园公共技术中心、版纳生态站的帮助！

图1. 生物炭修复下的退化土壤磷组分与温室气体排放

图2. 生物炭剂量、类型对温室气体排放的直接、间接影响