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　　全球粮食需求的持续增长以及对过量施用化学肥料所引发的环境问题的日益关注，使得可持续土壤肥力管理实践受到越来越多的重视。生物肥料（BFs）含有有益微生物，能够改善养分循环并支持植物生长。生物炭（BC）是一种由生物质热解产生的富碳（C）材料，可改善土壤结构、养分保

　　全球粮食需求的持续增长以及对过量施用化学肥料所引发的环境问题的日益关注，使得可持续土壤肥力管理实践受到越来越多的重视。生物肥料（BFs）含有有益微生物，能够改善养分循环并支持植物生长。生物炭（BC）是一种由生物质热解产生的富碳（C）材料，可改善土壤结构、养分保持能力和土壤健康。尽管BF和BC均已被单独广泛研究，但针对二者联合效应的研究仍相对较少。本系统综述总结了2015年至2025年间发表的66篇同行评审研究的结果。这些研究通过Web of Science核心合集数据库检索获得，并依据系统综述和荟萃分析优先报告条目（PRISMA）指南进行筛选。本综述评估了BC与BF联合施用对土壤质量、养分有效性、作物生长、胁迫耐受性及环境排放的综合效应。研究发现，与单独施用相比，BC与BFs的联合施用能更有效地提升微生物活性、土壤酶活性、养分吸收、作物生物量和产量。所报道的全球变暖潜势（GWP）和温室气体强度（GHGI）的降低亦表明了其环境效益。然而，BC+BF联合施用的效果因生物炭原料、热解条件、微生物菌株、施用方式和土壤性质的不同而存在差异。目前BC与BFs联合施用所面临的挑战包括确定最佳施用量、选择合适的生物炭材料，以及长期和大规模田间研究的缺乏。总体而言，BC与BFs的联合施用显示出改善农业可持续性和韧性的巨大潜力。未来研究应侧重于在不同农业生态条件下开展长期田间试验。

　　预计到2050年，为养活接近100亿的全球人口，粮食产量需增加近70%，这凸显了变革当前农业实践的紧迫性（FAO, 2009）。对化学肥料的密集依赖无疑促进了作物生产力的提高。然而，大量证据表明，长期过量使用化学肥料会加速土壤退化、促进养分淋溶、污染水体、增加温室气体（GHG）排放，并破坏土壤生物多样性（Deng et al., 2023; Hossain et al., 2022; Savci, 2012）。这些挑战凸显了人们对依赖肥料的集约化种植系统在生态和农艺可持续性方面的日益担忧。尽管人们普遍认识到需要替代和补充养分来源，但在许多地区，除常规氮磷钾（NPK）肥料外的实用选择仍然有限（Njoroge et al., 2018）。因此，均衡的养分管理对于维持土壤肥力、减少养分损失和保持稳定作物产量至关重要。这一需求推动了当前研究向既能提高粮食产量又能减少环境影响的策略发展（Daniel et al., 2022）。

　　堆肥、蚯蚓粪、BC和果渣等有机改良剂已被广泛单独或组合施用，以改善土壤肥力和作物生产。这些改良剂通过增加土壤有机质（OM）、促进团聚体形成和改善土壤结构来提高土壤质量（Matisic et al., 2024）。研究表明，与单独施用化学肥料相比，有机与无机肥料配施可提高作物产量、土壤健康和养分利用效率（Bo et al., 2025; Iqbal et al., 2019）。在石灰性土壤中，家禽粪肥与无机磷（P）配施增加了土壤有机碳（SOC）、磷有效性、微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量磷（K. S. Khan et al., 2023），而类似处理改善了玉米生长和磷吸收（Khan et al., 2022）。在多种作物中，有机-无机结合施肥 consistently 比单独施用矿物肥料产生更高的产量（Anyega et al., 2021; Bo et al., 2025; Shi et al., 2024; Urmi et al., 2022）。同样，将生物有机酸化改良剂和溶磷细菌（PSB）菌株MN54与磷肥结合施用，改善了玉米生长和产量，同时提高了磷利用效率和吸收量（Khan et al., 2023）。此外，BC和BFs作为可持续替代品正日益受到关注，它们可以减少对化学肥料的依赖并最大限度地减少环境影响。

　　BFs是有益微生物的制剂，因其能提高作物生产力和土壤健康而被越来越多地用于可持续作物集约化生产。其主要功能包括生物固氮（N）、磷和钾（K）的溶解以及根际植物生长促进，从而增强养分有效性和利用效率（Saheewala et al., 2023; Shahzad et al., 2025）。BFs可以减少养分损失和环境污染，提高系统韧性，并降低肥料成本（Daniel et al., 2022; S. Kumar et al., 2022; Mahanty et al., 2017）。它们还能改善土壤结构、水分关系、微生物平衡（Wang et al., 2018），通过抗微生物活性抑制病原体（S. Kumar et al., 2022），并通过产生植物激素促进根系生长（S Beleri, 2023）。在某些情况下，例如基于满江红的接种剂，BFs比化学肥料提供更高的经济回报（Mishra & Pabbi, 2004）。尽管具有农艺潜力，但单独施用的BFs往往表现出不稳定的田间表现，因为微生物的存活受温度、pH值、养分有效性以及与本地土壤微生物竞争的影响很大（Khan et al., 2023; Wang et al., 2023; Yadav & Yadav, 2024）。缺乏合适的载体材料进一步降低了微生物的稳定性、活力和货架期，使得载体对于提高田间表现和控制释放至关重要（Khan et al., 2023; Wang et al., 2023）。各种载体材料，包括泥炭、褐煤、木炭、蚯蚓粪、锯末、稻壳、花生壳、硅酸铝和磷酸三钙，都已测试了其微生物相容性（Hakim, 2019; Indratmi et al., 2021; Matura et al., 2021）。其中，BC因其多孔结构、大比表面积以及在多种土壤和气候条件下保护微生物的能力而被视为一种高效的载体（Araujo et al., 2020; Egamberdieva et al., 2017）。

　　BC是通过生物质热分解产生的。由于其在土壤管理、农业、废水修复和气候变化减缓方面的多功能应用，近年来受到越来越多的关注（Jeyasubramanian et al., 2021）。作为土壤改良剂，BC通过改善养分保持、增加土壤OM、刺激微生物活性（Jagnade et al., 2023）以及增强持水能力（WHC）（Niazi et al., 2023）来提高土壤肥力。其多孔结构为微生物提供了有利的微栖息地，并作为额外的碳源（Gao, 2023; Zhang et al., 2018）。这些碳输入既可充当信号化合物，也可作为能量来源，从而刺激微生物的生长和活动（Khan et al., 2026）。土壤和微生物的C/P比可作为植物与微生物之间磷竞争强度的重要指标（Khan et al., 2025）。BC还可以通过提高土壤pH值（Frimpong et al., 2025）以及增强N、P、C等关键养分的保持来改善养分有效性，有助于减少通过淋溶造成的养分损失（Scott et al., 2014）。除了这些农艺效益外，BC还能有效吸附重金属、有机-无机污染物和过量养分，有助于土壤和水体修复（Kabir et al., 2023; Khan et al., 2026）。总之，BC提供了多样化的农艺和环境效益。尽管BC具有多种农艺效益，但由于其成分高度可变且养分含量普遍较低，单独施用时的效果可能有限。许多BC，特别是那些源自木材或作物残留物的BC，含有极少的N和P，对作物提供的直接肥力很少（Bo et al., 2023; Chen et al., 2018）。虽然BC潜力巨大，但通过将其与其他土壤改良剂、化学肥料或BFs结合施用，可以提高其有效性。

　　BC和BFs的联合施用已成为一种有前景的策略，用于增强土壤健康、养分有效性和整体作物表现。现有文献已记录了BC对土壤生物群、理化性质和作物生长的单独益处，以及微生物接种剂在养分循环和植物发育中的关键作用。然而，对于这些改良剂在不同土壤类型、环境条件和种植系统中如何共同发挥作用，目前的理解仍然有限。BC原料、热解参数、微生物菌株选择和施用率的差异进一步导致了不一致的结果。本综述综合了当前关于BC和BFs联合施用的证据，审视了它们对土壤过程、微生物动态、养分获取、植物生长和胁迫韧性的交互影响。通过整合近期实验和田间研究的结果，本综述强调了支撑BC+BF联合使用协同效益的关键机制，确定了影响其有效性的关键因素，并概述了主要的知识空白和实践挑战。

　　本研究采用系统文献综述框架来整合和评估BC与BFs联合使用的研究。特别关注了它们对土壤理化性质、微生物生态、养分获取、作物表现、环境质量和植物胁迫耐受性的影响。本综述遵循PRISMA指南以确保方法学的透明性、严谨性和可重复性。使用多个学术数据库和报告进行了全面的文献检索，其中Web of Science核心合集作为主要来源，因为其覆盖范围广泛且与本研究主题相关。检索策略结合了以下主题关键词和布尔组合：“biochar”、“biofertilizer”、“biochar” AND “biofertilizer”、“biochar” AND “microorganisms”、“biochar” AND “inoculants”。这些术语应用于文章标题、关键词和摘要，以检索最相关的出版物。初步检索获得454条记录。实施了一个两阶段的过滤过程。首先，应用初步筛选以精炼数据集，基于：出版年份：2015–2025年，研究领域：农业，文献类型：同行评审文章，出版商：Elsevier、Springer、Wiley、Taylor & Francis和MDPI。此阶段将数据集减少到168条记录。在资格评估中，仔细审查了每篇文章的标题和摘要。总共有102篇文章在资格评估阶段被移除，因为它们要么是综述文章，要么不符合研究目标的相关性标准，或者不是英文的。经过此步骤，66项研究符合所有纳入标准并被纳入最终分析（图1）。根据PRISMA结构化的四阶段流程：识别、筛选、资格评估和纳入，最终选定66篇主要研究文章进行分析。这些研究构成了本系统综述的经验基础。文献计量分析使用R Studio 2025.09.0进行。

　　出版物的年度分布（图2）显示，关于BC和BFs联合施用的研究稳步上升，2017年之前产出很少，但从2018年开始明显激增，并在2021年后急剧加速。2021年至2025年期间是最活跃的阶段，以2023年附近的峰值为标志。在地理上，研究活动（图3）高度集中在亚洲，占所有出版物的三分之二以上，其中中国贡献最大，约占50%。欧洲、非洲和北美的参与度适中，而埃及、印度和菲律宾等国虽然贡献较少，但也有有意义的出版物数量。这种模式既突显了全球对BC+BF策略兴趣的扩展，也强调了亚洲的区域重点，在这些地区，这些方法与增强土壤肥力和推进可持续农业实践的持续努力密切相关。

　　BFs涵盖广泛的活生物体，包括细菌、微藻、微型和大型真菌，甚至大型藻类和高等植物（Ammar et al., 2023），并以固体、液体、聚合物包埋和流化床干燥产品等多种形式配制（Allouzi et al., 2022）。液体配方可以是油基、水基或乳液型，额外的商业变体通常包含功能性添加剂以提高稳定性和功效（Pindi, 2012）。施用方法通常涉及种子包衣、幼苗根部浸蘸或直接土壤接种（Mahmud et al., 2021）。在功能上，BFs可分为固氮微生物、养分溶解群、铁载体产生菌、产有机酸微生物、硫（S）氧化细菌、产植物激素菌株和植物促生根际细菌（PGPR）。每一类都贡献了支持植物生长发育的独特生化和生理益处（Ibá?ez et al., 2023）。表1展示了各种类型的BFs，突出了它们特定的微生物群或物种及相应的关键功能。最近的科学计量评估概述了过去四十年BF研究的发展历程。Zhao等人（2024）的网络共现分析确定了三个主要发展阶段：初始阶段（1980–2005年）以生物固氮为中心，第二阶段（2006–2015年）强调提高植物生产力的机制，以及最近阶段（2016–2022年）越来越侧重于通过微生物接种剂改善土壤环境质量。当今的BF研究主要旨在优化土壤理化条件、丰富有益微生物群、调节植物发育过程并增强植物营养状况。

　　BC和BFs的联合施用已被广泛证明可提供可观的农艺和土壤健康效益，优于单独使用任何一种改良剂。这种协同效应增强了养分保持，改善了土壤理化性质，并促进了更强的植物生长反应（Ndoung et al., 2021; Sifton et al., 2023）。作为高效的载体材料，BC促进了养分的逐渐和持续释放，从而减少了与淋溶和挥发相关的损失（Wang et al., 2022）。BC的多孔结构提供了微小的保护空间，帮助有益微生物在土壤中生存和定殖，这可支持微生物活动和养分循环（Allohverdi et al., 2021; Ayaz et al., 2021; Purakayastha et al., 2021）。此外，丰富的功能表面基团，如羟基、羧基、磺酸基、氨基、亚氨基和酰胺基部分，促进了强烈的微生物粘附并支持了强大微生物群落的建立（Bolan et al., 2023）。联合施用还加强了BC、微生物接种剂和植物根系之间的有益相互作用，有助于提高植物抗病性和增强对环境胁迫因子的耐受性（Z. Deng et al., 2023）。除了这些生物效应外，BC还改善了土壤通气性、WHC和团聚体稳定性，从而提高了土壤生产力和韧性（Allohverdi et al., 2021）。这种协同系统还与关键土壤酶活性的升高有关，包括过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT），它们在养分矿化和C、N、P元素循环中起着至关重要的作用（Liu et al., 2021; Zhu et al., 2022）。此外，BC有助于土壤中碳的长期稳定，有助于减缓温室气体排放和支持气候韧性（Ndoung et al., 2021）。许多研究还报告说，BC+BF组合在各种胁迫条件下显著增强了植物生长和作物产量，包括盐度、重金属毒性、干旱和其他非生物胁迫（Hu et al., 2025; Jabborova et al., 2025; Sifton et al., 2023; Sun et al., 2021; Tadayon et al., 2025）。基于这一证据体系，开发了一个概念框架（图4）来说明这些协同相互作用的机制。

　　越来越多的证据表明，关于BC和BFs联合施用的研究涵盖了广泛的微生物接种剂和来自不同原料、生产条件和粒径的BC类型。这些差异导致了研究报告结果的广泛多样性。本综述通过审视联合施用如何影响土壤微生物多样性、酶活性、土壤健康、养分吸收、作物生产力、胁迫耐受性和环境可持续性来综合当前的研究结果（表2）。

　　BC与微生物接种剂共同施用通常会增加微生物丰度、多样性、活性和有益的根部定殖，表明土壤微生物功能和栖息地质量得到改善。代表性结果包括MBC、功能群富集（例如，慢生根瘤菌、丛枝菌根真菌（AMF）），以及大豆、蔬菜、可可、大麦和玉米中向有益类群的转变（表2）。在沿海湿地表层土中，芦苇（Phragmites australis）BC+复合有效微生物群（EMs）（光合细菌和乳酸菌、发酵真菌、酵母菌、放线菌）显著增加了MBC（Cui et al., 2022）。在大豆系统中，玉米秸秆BC（350–550°C）富集了固氮慢生根瘤菌（Cui et al., 2024）。在受立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）挑战的碱性土壤中，氨基改性BC与枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）SL44提高了芽孢杆菌丰度（0.38%→16.31%），增加了多样性，并抑制了立枯丝核菌（Z. Deng et al., 2023）。在可可中，竹BC和MYKORICH AMF使AMF孢子增加了262%，固氮菌增加了216%（Gonzales et al., 2023）。当甘蔗渣BC与根内根孢囊霉（Rhizophagus intraradices）、摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae）或云南微球菌（Micrococcus yunnanensis）共同施用时，根部定殖增加了2.4倍，同时微生物呼吸增加了77%，MBC增加了104%（Hosseini et al., 2021）。在其他蔬菜和田间系统中也观察到了对微生物活性和MBC的一致益处。BC作为有益微生物的保护性栖息地和载体材料，增强了它们的存活和根部定殖。与AMF或PSM结合时，BC改善了磷循环，增加了AMF定殖，并刺激了参与养分获取的微生物种群。有针对性的组合（例如，氨基改性BC+枯草芽孢杆菌）可以抑制土传病原体，同时增加整体多样性（Z. Deng et al., 2023; Heidari et al., 2020; Luan et al., 2023; Meng et al., 2024; Qadir et al., 2024; Tripti et al., 2017）。响应随环境和剂量而变化：在稻田土壤中，BC抑制了光合固氮微生物（包括蓝细菌），可能降低长期肥力（Jia et al., 2018），而在稻田中高施用率（5%）降低了氨氧化细菌（AOB）的多样性（Wu et al., 2025）。此外，土壤类型和BC的相互作用可以改变根部定殖模式，强调需要将原料、剂量和微生物伙伴与当地土壤条件相匹配（Rafique et al., 2019）。总之，这些发现表明BC+BF组合 consistently 加强了土壤微生物群落，尽管其有效性取决于环境条件、BC类型和施用率。

　　土壤酶活性是土壤健康的关键指标，反映了土壤生化反应的强度，并在OM分解和养分循环中发挥重要作用。它们是响应环境和管理变化的敏感、实用和综合性的生物指标（Adetunji et al., 2017）。BC和BFs的联合施用 consistently 提高了土壤酶活性，表明养分循环增强和微生物功能更活跃（表2）。对于养分矿化至关重要的水解酶的响应尤为明显：在人参中，将BC与Frankia F1配对显著提高了脲酶（+53%）、CAT（+17%）和蔗糖酶（+44%），相对于未接种对照，证明了N和C循环的刺激（Qi et al., 2021）。同样，玉米芯BC与苍白杆菌属（Ochrobactrum sp.）和胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）联合使用，在白菜中提高了磷酸酶（+61.2%）和脲酶（+49.4%），从而支持了更大的磷有效性和吸收（Luan et al., 2023）。氨基改性核桃壳BC加枯草芽孢杆菌SL44也报告了更广泛的增强，提高了转化酶、纤维素酶、脲酶和碱性磷酸酶活性，这与土壤生化能力的普遍振兴一致（Deng et al., 2025）。在盐渍化系统中，互花米草（Spartina）BC与EMs在田菁土壤中增加了蔗糖酶（+81%）、脲酶（+85%）和碱性磷酸酶（+101%），反映了养分有效性和有机碳周转的改善（Cui et al., 2021）。重要的是，酶响应依赖于环境，随BC原料、改性、剂量和微生物类群而变化（Heidari et al., 2020）。例如，在水稻中，小麦秸秆BC与芽孢杆菌联合体共同施用使土壤脲酶活性降低了26.7%，这与NH3挥发减少12.3%和季节性NH3损失下降12.3%相对应（Sun et al., 2021）。同样，较高的玉米芯BC率（>

　　2%）与苍白杆菌属和胶质芽孢杆菌结合在白菜土壤中抑制了酶活性，强调需要优化剂量和配对（Luan et al., 2023）。总之，BC和BFs的联合施用增强了土壤酶活性和养分循环。尽管如此，响应随生物炭性质、微生物菌株和施用率而变化，并且在较高BC剂量或特定条件下可能会下降。

　　BC和BFs的联合施用通常能改善土壤肥力指标和植物养分获取，尽管响应仍然依赖于环境。温室和田间试验报告了当BC与AMF、根瘤菌或PGPR配对时，大量和微量营养素的吸收增加（表2）：在大麦中，2%甘蔗渣BC与摩西管柄囊霉和云南微球菌一起将N、P、Zn和Cu的吸收提高了高达10%（Hosseini et al., 2021）；在银枫中，木BC与贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）增加了叶片N（103%）、P（91%）、K（102%）、Mg（113%）、Zn（114%）和Fe（高达92%），并丰富了参与养分循环的细菌群（Kari et al., 2021; Sifton et al., 2023）。在玉米-扁豆轮作中，将小颗粒BC（2毫米）与根瘤菌接种剂配对，在玉米阶段后提高了MBC和可矿化N。在随后的扁豆阶段，它进一步增强了MBC（5–18% g g-1soil）、MBC（6–17% g g-1OC）、CO2释放（2–10%）、微生物生物量N（MBN；23%）和可矿化N（77%）（Ahmad et al., 2023）。在树木和园艺系统中，将太阳能热解BC（10公斤树-1）与微生物联合体沟施，改善了雨养无花果的土壤保水性和叶片大量及微量营养素（Tadayon et al., 2025），而BC-生物接种剂组合增强了绿豆和花生的养分含量和吸收（Shikha et al., 2023; Yadav et al., 2025）。类似的协同效应在热带多年生系统中也有报道。例如，竹BC与AMF和固氮细菌结合增加了可可和咖啡的土壤OM和NPK吸收（Gonzales et al., 2023）。在谷物中，稻草生物炭与AMF（幼套球囊霉 Glomus etunicatum）在低磷条件下改善了磷吸收并增强了磷循环基因丰度（Meng et al., 2024）。在红花和红葱头中也观察到了类似的响应，其中BC与溶磷菌或BF联合体共同施用使NPK吸收最大化，超过了单独施用任何一种改良剂（Heidari et al., 2020; Qodarrohman et al., 2024）。然而，结果并非 uniformly 积极：在玉米-大豆间作系统中，玉米秸秆BC与地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）和黄色链霉菌（Streptomyces flavus）结合降低了大豆的结瘤数和重量，从而减少了大豆的固氮作用（Luo et al., 2023b），而过量的BC率可能阻碍根区中NO3-和NH4+的保留，降低了番茄的吸收效率（Guo et al., 2021）。总的来说，这些研究表明BC+BF联合施用经常能提高土壤质量和作物养分获取，但其功效取决于BC类型、剂量、接种剂特性和种植环境。

　　BC和BFs的联合施用已被证明在各种作物和环境条件下 consistently 能增强植物表现，从而提高产量、生物量生产和生理特性（表2）。在木本和园艺系统中，木BC与贝莱斯芽孢杆菌和灭活酵母BF配对，在城市土壤中将幼苗生物量提高了高达91%（Sifton et al., 2023），而胶体BC、有机肥料和甲基营养型芽孢杆菌的三元配方将净光合作用提高了10.9–13.7%，番茄果实生物量提高了17.8–26.3%，并改善了品质属性（番茄红素+58.4%，维生素C +46.5%，糖+26–29%）（Gu et al., 2021）。在养分有限的基质中，BC与PGPR（巴西固氮螺菌 Azospirillum brasilense, 结晶节杆菌 Arthrobacter crystallopoietes）结合在酸性沙质土壤中将地上生物量提高了2.6–3.2倍（Kari et al., 2021; Rékási et al., 2019），而椰子壳BC在10吨公顷-1下与BF配合，使红葱头的新鲜和干产量最大化，同时具有优异的养分利用效率（Qodarrohman et al., 2024）。田间作物也报告了类似的益处：生物炭+EM使烟草叶面积指数增加了28.53%，并实现了最大产量（Yang et al., 2019）；桦木生物炭与高地芽孢杆菌（Bacillus altitudinis）使油菜发芽率提高到95%，并分别使地上部和根部生物量增加了30%和60%（Kumar et al., 2022）；在番茄中，用作载体的生物炭优于粉煤灰，其中 Burkholderia sp. L2 接种产生了最高的发芽率、生物量和产量（Tripti et al., 2017）。油籽和豆类的证据进一步强调了协同作用：牛粪BC与荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens, PSM）显著提高了红花产量构成因素，达到了记录的最高籽粒产量1,527公斤公顷-1（Heidari et al., 2020）；载磷生物炭、PSB和一半推荐磷肥率显著改善了油菜生长和产量，同时将磷损失减少了约90%（Qadir et al., 2024）；BC和生物接种剂的交互作用增加了玉米产量（Alam et al., 2026）和绿豆种子及秸秆产量（Yadav et al., 2025）；在花生中，BC与根瘤菌BF结合改善了结瘤、根系生长和坚果产量，达到与最佳替代方案相当的水平（Shikha et al., 2023）。在谷物中，单独和联合施用小麦秸秆BC和BFs使水稻籽粒产量提高了16.5–38.3%（Sun et al., 2021）。尽管如此，响应随BC类型、微生物类群和土壤环境而变化，特定的BC-微生物-土壤相互作用可以调节生长结果（Haider et al., 2021）。总的来说，文献表明BC-BFs联合施用对跨种植系统的生长、产量和生理具有强大但依赖于环境的益处。

　　BC和BFs的联合施用通过互补途径有效缓解非生物胁迫，特别是重金属毒性、盐度和干旱。这些机制包括金属固定化和生物吸附、根际动态调节以及植物抗氧化系统的增强。它们共同减少了铅向叶片的转运，同时通过上调CuZnSOD、FeSOD、APX1和乙二醛酶途径增加了脯氨酸和硫醇的积累（Zhou et al., 2023）。联合施用使棉花根部的镉积累减少了高达19.73%，同时通过调节ABC转运蛋白和苯丙氨酸代谢增强了对镉的耐受性（Zhu et al., 2022），而BC固定的枯草芽孢杆菌减少了受污染土壤中水稻对多种金属（Sb、Cr、Pb、Cd）的吸收（Hu et al., 2025）。在黑麦草中，将BC与耐钼微生物解鸟氨酸拉乌尔菌（Raoultella ornithinolytica）A1和粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）A2配对，通过将钼固定在土壤中并将其转化为可溶性和细胞壁结合形式，增强了植物修复效果（Li et al., 2024），而BC固定的耐镉PGPB，包括芽孢杆菌属、假单胞菌属和红假单胞菌属，增加了根部镉的固定和地下生物量，同时减少了镉向地上部的转运（Liu et al., 2025）。额外的证据涵盖了金属和基质：基于BC的BFs（桦木BC+耐铜高地芽孢杆菌）在5% w/w下将油菜地上部和根部的铜降低了20–28%，并使丙二醛（MDA）正常化（Kumar et al., 2022）；负载芽孢杆菌-假单胞菌混合物的BC通过协同生物吸附将可提取铀减少了80%以上（Zhang et al., 2025）；BC支持的EM最显著地降低了水-沉积物系统中重金属的迁移性和生物有效性（Tang et al., 2024）。除金属外，联合施用还能缓解盐度胁迫，改善小麦生长（Jabborova et al., 2025），与水凝胶结合减轻紫花苜蓿的盐胁迫（Jabborova et al., 2025），并增强受盐影响的果园土壤中的养分吸收（Fr?c et al., 2023），在干旱条件下，一项为期四年的无花果果园研究表明，BC沟施与菌根真菌和细菌接种剂结合提高了土壤水分、养分吸收、光合作用和果实产量（Tadayon et al., 2025）。总之，在不同的作物和环境中，BC+BFs协同作用减弱了污染物吸收，增强了胁迫生理，并改善了生长。

　　探索BC和BFs对温室气体排放和整体GWP综合影响的研究仍然相对有限。然而，现有证据表明，BC通过增强土壤碳封存和减少一氧化二氮（N

　　）的排放，在减缓气候变化方面可以发挥重要作用，这主要通过改善土壤吸收和稳定机制实现（Cowie et al., 2024）。这些益处的程度因所用BC的类型、施用率、土壤理化特性和主流环境条件等因素而有很大差异（Gwaltney et al., 2025）。BFs也提供了与气候相关的优势；生命周期评估显示，其生产产生的温室气体排放比化学肥料低14.41%，间接排放占两类肥料总排放量的80%以上（Mulya et al., 2025）。田间尺度的证据进一步说明了这些改良剂之间复杂的相互作用。在中国东部的一项为期两年的水稻-小麦轮作研究中，Ma等人（2019）证明，小麦秸秆BC与芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）、短短芽孢杆菌（B. brevis）和地衣芽孢杆菌联合体共同施用，使净GWP降低了34.6%，GHGI降低了37.7%，尽管N

　　损失减少了12.3%。其他研究也类似地报告了GHGI的降低（例如，联合施用下降低15.2%），但一些结果揭示了权衡：Sun等人（2021）观察到，尽管联合施用增强了环境可持续性指标，但它也使N

　　O排放增加了74.4%，导致各处理的GWP整体上升了13–26%。尽管存在这种变异性，但在特定农业数字化条件下协同效益仍然明显。例如，Yulianingsih等人（2021）发现，将秸秆与BFs结合使用，与单独使用秸秆相比，CH