在不增加耕地面積的情況下保持土壤功能以確保未來幾代人的糧食安全，是當(dāng)今人類面臨的最緊迫問題之一[1]、[2]。同時(shí)，隨著耕地質(zhì)量的持續(xù)惡化，需要持續(xù)和協(xié)調(diào)的努力來維持或增加農(nóng)作物產(chǎn)量。

可溶性化學(xué)肥料的淋溶、徑流和地表沖刷會導(dǎo)致大量養(yǎng)分流失[3]、[4]。據(jù)估計(jì)，含有40-70%氮、80-90%磷和50-70%鉀的肥料會流失到環(huán)境中[5]。這些損失不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，還阻礙了全球可持續(xù)發(fā)展[6]。此外，過度使用化學(xué)肥料會消耗有機(jī)質(zhì)并導(dǎo)致鹽堿化，進(jìn)一步惡化土壤質(zhì)量[7]。緩釋肥料（SRFs）正是為解決傳統(tǒng)肥料的這些問題而開發(fā)的，目前在全球范圍內(nèi)受到了越來越多的關(guān)注[8]、[9]。SRFs能夠延遲養(yǎng)分釋放，從而確保植物在施用后逐步吸收養(yǎng)分[10]。與傳統(tǒng)肥料相比，SRFs釋放養(yǎng)分的速度更慢，這提高了植物對養(yǎng)分的利用率并減少了養(yǎng)分的環(huán)境損失[11]、[12]。其中，有機(jī)緩釋肥料（SROFs）因其經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境可持續(xù)性而受到研究人員的更多關(guān)注。本綜述強(qiáng)調(diào)了SROFs在改善土壤質(zhì)量方面的潛力和應(yīng)用前景。

由于生物炭能夠改善土壤質(zhì)量并形成保持原始生物質(zhì)成分優(yōu)勢特性的復(fù)合材料，因此它被廣泛研究作為土壤改良劑[13]。由于其顯著的特性，如高表面積、多孔微觀結(jié)構(gòu)、石墨骨架和豐富的功能表面基團(tuán)，生物炭成為一種重要的材料[14]。這些特性使其在環(huán)境穩(wěn)定性、生物利用度和養(yǎng)分保持方面表現(xiàn)出色[15]、[16]、[17]。生物炭的應(yīng)用范圍包括土壤改良、吸附、廢物處理、催化、能量儲存和碳封存等[18]、[19]、[20]、[21]、[22]。盡管有這些積極的應(yīng)用前景，但生物炭在各個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用仍處于起步階段[23]。生物炭非常適合用于土壤改良，因?yàn)樗�不需要精確控制其分子結(jié)構(gòu)和形狀[24]、[25]。多項(xiàng)研究表明，向土壤中添加生物炭可以提高養(yǎng)分利用率和作物產(chǎn)量，改善土壤質(zhì)地和理化性質(zhì)，并減少溫室氣體（GHG）排放[26]。此外，生物炭還能減少土壤中的養(yǎng)分流失并提高肥料的有效性[27]、[28]、[29]。然而，原始生物炭中的養(yǎng)分含量較低，因此需要對其進(jìn)行養(yǎng)分富集以增強(qiáng)其肥料效果。近年來，人們對BCSROFs的開發(fā)給予了更多關(guān)注。

鑒于相關(guān)研究的顯著進(jìn)展，整合當(dāng)前關(guān)于BCSROFs的信息至關(guān)重要。本分析揭示了需要進(jìn)一步探索的研究課題，以填補(bǔ)現(xiàn)有的知識空白。據(jù)我們所知，關(guān)于BCSROFs的系統(tǒng)性研究較少。因此，本綜述基于最新的文獻(xiàn)，全面概述了這一領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。

持續(xù)改進(jìn)土壤修復(fù)技術(shù)對于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)至關(guān)重要[30]。已經(jīng)使用了多種土壤改良劑來對抗土壤鹽堿化和酸化帶來的不利影響，目的是改善土壤的水力性質(zhì)和促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成[31]、[32]、[33]。雖然石膏等無機(jī)改良劑在置換鈉方面有效，但它們同時(shí)增加的堿飽和度可能會對植物生長產(chǎn)生不利影響。在本綜述中，我們重點(diǎn)關(guān)注BCSROFs在提高土壤質(zhì)量方面的作用，從而支持作物產(chǎn)量的提升。此外，本文還指出了現(xiàn)有的知識空白，并對堿性和酸性土壤的改良劑進(jìn)行了比較分析。評估強(qiáng)調(diào)了在循環(huán)經(jīng)濟(jì)框架內(nèi)整合未來經(jīng)濟(jì)和環(huán)境評估的必要性。本文的結(jié)構(gòu)如下：第1節(jié)為總體介紹；第2節(jié)提供文獻(xiàn)研究和記錄；第3節(jié)概述了SROFs的關(guān)鍵特性、必要性、制備方法和作用機(jī)制；第4節(jié)介紹了與肥料生產(chǎn)和配方相關(guān)的生物炭特性；第5節(jié)深入討論了BCSROFs在改良鹽堿地和酸性土壤中的應(yīng)用；第6節(jié)重點(diǎn)介紹了BCSROF的制備和應(yīng)用機(jī)制；第7節(jié)根據(jù)文獻(xiàn)總結(jié)了成本經(jīng)濟(jì)評估；第8節(jié)提出了未來的研究方向和以往研究中的空白；第9節(jié)總結(jié)了結(jié)論。

雖然以往的綜述主要集中在基于生物炭的肥料的養(yǎng)分輸送能力上，但本研究通過綜合分析其在土壤修復(fù)中的雙重作用（特別是改良酸性和堿性土壤的作用），進(jìn)一步推進(jìn)了這一領(lǐng)域的研究。本分析的核心在于探討熱解溫度如何影響生物炭的pH值，從而決定其在不同退化土壤中的修復(fù)效果。此外，本綜述還批判性地評估了當(dāng)前的配方策略，評估了經(jīng)濟(jì)可行性，并指出了持續(xù)存在的研究空白。通過結(jié)合基礎(chǔ)機(jī)制與應(yīng)用農(nóng)學(xué)和環(huán)境因素，本綜述旨在為設(shè)計(jì)針對性的、可持續(xù)的BCSROFs提供指導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)土壤健康的綜合管理。

傳統(tǒng)化學(xué)肥料的高溶解度使其屬于快速釋放養(yǎng)分源，這導(dǎo)致了大量的養(yǎng)分流失，促使研究人員探索提高肥料效率的同時(shí)提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的方法。實(shí)現(xiàn)這一平衡對于維持養(yǎng)分循環(huán)和長期生態(tài)穩(wěn)定性至關(guān)重要。一個(gè)有前景的解決方案是開發(fā)先進(jìn)的...

將生物炭與肥料結(jié)合使用是提高養(yǎng)分緩釋性能的重要方法。生物炭因其多孔結(jié)構(gòu)和豐富的表面功能基團(tuán)而被廣泛認(rèn)為是一種有效的養(yǎng)分保持和控釋載體。除了作為載體外，生物炭還是一種有價(jià)值的土壤改良劑，大量研究表明它可以改善土壤結(jié)構(gòu)...

土壤鹽堿化是指鹽分在鹽分過高或堿性的土壤中積累的現(xiàn)象，這類土壤通常具有高鹽濃度。這是威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)穩(wěn)定性的主要土地退化形式。據(jù)估計(jì)，全球干旱和半干旱地區(qū)約有9.35億公頃的土地受到鹽堿化的影響，占灌溉土地的20%以上。

了解BCSROFs的制備機(jī)制和釋放動(dòng)態(tài)對于優(yōu)化土壤系統(tǒng)中的養(yǎng)分保持和控釋至關(guān)重要。如圖S 1所示，BCSROFs通過物理吸附和化學(xué)吸附來保留養(yǎng)分。其較大的表面積、多孔微觀結(jié)構(gòu)和豐富的表面基團(tuán)使其能夠通過配位、物理吸附、沉淀、靜電吸引和離子交換等方式吸附無機(jī)元素。

成本評估在評估BCSROFs用于土壤修復(fù)的可行性方面起著關(guān)鍵作用。BCSROFs的總體生產(chǎn)成本主要取決于原材料的獲取難度和類型，以及加工所需的能源。由于生物炭成分通常來自有機(jī)物質(zhì)、動(dòng)物廢棄物或農(nóng)業(yè)廢棄物，因此開發(fā)BCSROFs在經(jīng)濟(jì)上具有可行性[128]。

本綜述探討了BCSROFs的有效性及其對土壤改良的貢獻(xiàn)。不可避免地，未來還需要認(rèn)識到一些研究方向和空白。當(dāng)前研究主要集中在有機(jī)改良劑上，而對配方優(yōu)化的關(guān)注不足。一些研究表明，過量或不適當(dāng)?shù)腂CSROF應(yīng)用可能會產(chǎn)生不良后果，這突顯了確定特定應(yīng)用劑量的重要性...

先前的研究已經(jīng)證明了生物炭作為土壤改良劑的有益作用，特別是其作為養(yǎng)分載體和提高肥料使用效率的能力。傳統(tǒng)肥料受限于養(yǎng)分流失快、環(huán)境污染嚴(yán)重和高昂的經(jīng)濟(jì)成本，這推動(dòng)了人們對BCSROFs的興趣。盡管提出了多種制備方法，但每種方法都有其優(yōu)勢和局限性，難以確定最佳方案...

邱平宇（Pingyu Qiu）：撰寫——審稿與編輯。劉平（Ping Liu）：撰寫——審稿與編輯。塔瓦蘇爾·阿里（Tawasul Ali）：撰寫——初稿撰寫、正式分析、概念構(gòu)思。傅騰飛（Tengfei Fu）：撰寫——審稿與編輯。彭長勝（Changsheng Peng）：撰寫——審稿與編輯、驗(yàn)證、項(xiàng)目管理、資金獲取、概念構(gòu)思。尼薩爾·穆罕默德（Nisar Muhammad）：撰寫——審稿與編輯。陳光全（Guangquan Chen）：撰寫——審稿與編輯。

作者聲明他們沒有已知的財(cái)務(wù)利益沖突或個(gè)人關(guān)系可能影響本文的研究結(jié)果。