稻田土壤特有的灌水淹育和排水疏干过程中发生周期性干湿交替，改变土壤氧化还原过程，进而对土壤磷（P）循环产生重要影响。根际是土壤磷转化和作物磷吸收的关键区域，根际土壤磷的释放过程对于研究磷有效性至关重要。薄膜扩散梯度技术（DGT）是基于自由扩散原理的采样技术，通过对磷在扩散层的梯度扩散及其缓冲动力学过程的研究，可以获得磷在根际土壤中的有效态含量与空间分布，以及固液交换动力学等信息，具有原位、高分辨和多参数等特点。秸秆炭化还田是当前我国农业生产过程中农作物资源化利用研究的热点，其在提升土壤碳储存和土壤肥力方面具有很大应用潜力，已有很多研究。然而，生物炭对土壤磷有效性影响，因不同试验条件和施用时间导致研究结论不一，且以往研究关注的更多是土壤过程，对根际过程的研究较少。
本研究选取长期添加外源生物炭的稻麦轮作土壤，研究了生物炭对水稻季及小麦季土壤磷释放过程的影响及其作用机制：针对水稻季土壤，通过盆栽试验，联用原位高分辨平衡式间隙水采样技术（HR-Peeper）和DGT技术原位表征了三种生物炭施用量添加十年后水稻根际土壤磷素释放动力学并研究了磷与铁的耦合释放关系，同时结合酶谱技术位表征了水稻根际土壤磷酸酶活性，研究了其对磷铁耦合释放过程的影响；针对麦季土壤磷的转化过程及其与碳的耦合关系，利用¹³C核磁共振技术、Tiessen磷分级、磷脂脂肪酸和酶活等方法分析了土壤碳结构、磷组分以及微生物群落组成和酶活性的变化，研究了微生物在有机碳积累及磷库变化中的作用机制。研究结果表明：长期秸秆炭化还田显著增加了土壤中初生矿物态磷和残留态磷组分含量，有效态磷尚未有显著变化。发现长期施用生物炭后，土壤中初生矿物对磷的固定快于铁铝（氢）氧化物结合态磷的水解，导致土壤溶液磷的扩散和土壤固相磷的再补给能力显著降低，水稻根际土壤磷的有效性、通量以及土壤磷释放的环境风险也随之减小，磷有效性降低也解释了酶谱结果中磷酸酶活性增加的原因。长期秸秆炭化还田显著增加土壤芳香碳并降低烷基碳/烷氧碳比值，对有机碳的积累起促进作用，麦季土壤芳香碳和磷酸酶活性与有效磷释放/固定相关。研究结果为目前稻田系统中利用生物炭提高农业与环境效应的背景下偶联的磷循环研究提供了理论依据。
 

磷有效性，水稻土，生物炭，薄膜扩散梯度技术，元素耦合