磷酸盐与生物质协同共热解是制备高性能生物炭基肥料的新兴技术路径。此类肥料的性能，尤其是磷（P）的赋存形态与释放特性，具有高度复杂性，且受合成工艺参数显著调控。本综述研究目的如下：（1）阐明特定结构明确的磷酸盐化合物与生物质共热解过程中，磷素形态转化的主控反应机制，重点分析磷酸盐添加剂、原料理化特性与热解工况三者间的耦合作用规律；（2）构建磷素赋存形态结构-功能对应关系，建立热解产物磷物种结构与磷素浸提能力、养分释放动力学、作物吸收利用率之间的关联规律；（3）客观评述现有研究存在的局限性，明确该类生物炭基磷肥规模化制备与田间应用现存技术瓶颈。

磷酸盐与生物质协同共热解是制备高性能生物炭基肥料的新兴技术路径。本文系统综述了生物质与典型磷酸盐体系的协同共热解研究进展，涵盖磷酸（H₃PO₄）及铵盐（如：NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄）、钠盐（如NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, Na₃PO₄）、钾盐（如KH₂PO₄, K₂HPO₄, K₃PO₄）、镁盐（如磷酸与氧化镁反应产物）及钙盐（如：Ca(H₂PO₄)₂）等各类磷酸盐添加剂。围绕研究目标，本文第二部分阐述纯磷酸盐基础理化性质及热转化行为；第三部分剖析共热解生物炭内磷素形态演变规律；第四部分评价产物磷素溶解性、动态释放特征及植物有效性；第五部分对比分析不同体系磷素转化机理差异；第六部分总结现存挑战并展望后续重点研究方向。基于纯磷酸盐热转化路径，本文明确了共热解过程磷素形态转化关键影响规律：较高热解温度与质子化程度，有利于正磷酸盐缩聚生成焦磷酸盐及聚磷酸盐；磷素释放动力学主要受控于阳离子价态与生物质组成，一价阳离子（如：K⁺）通常易形成高溶解性磷形态，而二价阳离子（如，既可来自外加添加剂，也可源于生物质原料）则促进难溶性磷物种生成。本文同时评述了当前研究文献存在的具体局限，并展望未来研究方向，相关结论可为定向设计特定养分释放特性的生物炭基磷素肥料提供理论依据，助力农业磷资源可持续高效利用。该成果发表在Environmental Surfaces and Interfaces期刊上。

图1. 基于已报道热化学数据所得典型磷酸盐化合物热转化路径与稳定温度区：水平条代表各优势磷酸盐物相的稳定温度区间（图中转晶温度均为文献归纳通用值，会受升温速率、气氛环境、样品尺寸与结构等试验条件影响产生波动。为图示清晰，仅展示无水态化合物，熔融转变、晶型异构转变未纳入标注）

图2. (a)未改性生物炭（BC）与聚磷酸铵改性花生壳生物炭（PABC）、磷酸改性花生壳生物炭（PHBC）、磷酸二氢铵改性花生壳生物炭（PNBC，热解温度500℃）经NaOH-EDTA提取后的X射线衍射图谱；(b)对应样品溶液态³¹P 核磁共振波谱

图3. (a) 预处理阶段镁磷比对甘蔗叶、甘蔗滤泥制备生物炭中总镁、总磷含量的影响；(b) 300~700℃下未改性废弃绿茶生物炭（TB-3~TB-7）与镁磷改性废弃绿茶生物炭（MPTB-3~MPTB-7）的 X 射线衍射图谱；(c) 不同镁磷比改性甘蔗叶生物炭的 X 射线衍射图谱；(d) 镁磷改性甘蔗叶生物炭（1MgP-BC）的磷 2p X 射线光电子能谱（来自于文中参考文献

图4. 磷酸盐改性生物炭磷素形态转化及养分释放规律示意图，随热解温度、磷酸盐添加剂质子化程度变化规律

文章信息

Co-pyrolysis of biomass with phosphate additives: Linking phosphorus transformations to nutrient release for tailor-made biochar-based fertilizers

Jesper T.N.Knijnenburg*, Kaewta Jetsrisuparb*

Environmental Surfaces and Interfaces Volume 4, December 2026, Pages 274-290

https://doi.org/10.1016/j.esi.2026.03.001

期刊简介

Environmental Surfaces and Interfaces 报道环境表界面相关的研究，重点关注环境污染控制过程中的表界面行为，包括气液、液-液、气-固、液-固、固-固和生物界面。本刊欢迎环境表面和界面相关的基础理论研究、仪器和方法的开发，以及其它相关的实验室和现场实验研究。

ESI由科爱与北京师范大学珠海校区合作运营，期刊主编由北京师范大学珠海校区敖志敏教授和阿德莱德大学王少彬教授担任。

主编：敖志敏 教授

北京师范大学珠海校区

研究领域：环境污染控制表界面过程、环境理论化学、持久性/挥发性有机污染物、环境催化剂开发、催化机理研究、过硫酸盐基高级氧化过程、光催化

主编：王少彬 教授

The University of Adelaide, Australia

研究领域：新型纳米材料开发、环境催化、二氧化碳储存与转化以及太阳能利用等

期刊刊载主题（包括但不限于）：

• Advanced hetero-catalysis environmental functional materials

• Nanobubble technology

• Electro-chemistry

• Bio interface in environmental-related processes

• Colloid and interface chemistry

• Surface adsorption and desorption

• The interface process in engineered membrane and biological film

• Theoretical calculation of surface/interface science

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