一项为期十年的田间研究显示，大气二氧化碳浓度升高与气温变暖的联合作用，会降低水稻—旱地轮作系统中土壤磷的有效性。研究团队指出，这一变化可能对未来粮食生产带来压力，其中变暖在推动磷向更难被作物利用的土壤库转移方面作用更为突出。

上述成果已发表在《自然·地球科学》（Nature Geoscience）。研究由中国科学院土壤科学研究所科学家牵头，团队成员包括王宇副教授、张家宝教授和朱春武教授。

研究人员表示，在气候变化加速的背景下，厘清关键养分对二氧化碳升高与变暖的响应，对于维持粮食生产具有重要意义。与氮不同，磷不能从大气中固定，其供给受限于磷矿资源，同时强烈受土壤矿物过程与微生物活动相互作用影响。在淹水稻田中，灌溉与排水带来的显著氧化还原波动进一步增加了磷循环过程的复杂性。

为评估多重气候驱动因素对磷动态的影响，研究团队在典型水稻—旱地轮作系统中开展了为期十年的自由空气二氧化碳浓度升高（FACE）试验，并叠加原位加温处理。该轮作体系在同一年内依次种植水稻和小麦。

试验结果显示，二氧化碳升高与变暖具有协同效应，会降低土壤磷的有效性；其中，变暖在整体效应中占主导。长期暴露条件下，土壤中的磷逐步从植物可利用库转移至更稳定的有机—矿物复合体以及微生物生物量等库中。

研究团队整合了土壤磷组分、铁—有机物结合特征、微生物相关指标以及作物吸收数据，指出在气候驱动下，稻田土壤磷循环呈现趋于“封闭”的转变。

研究人员同时提示，若仅依靠增加施肥来弥补养分失衡，可能面临局限，尤其是在磷固定能力强的风化土壤或肥料获取受限地区，额外投入可能效果有限，或带来环境风险。

该研究也延续了团队此前在《自然·地球科学》发表的发现：单独提高二氧化碳浓度同样会降低土壤磷有效性。研究团队称，现场加温试验在技术上存在挑战，例如台风和季风期间需要持续维护与校准红外加热装置，但相关处理对于更贴近未来气候条件的模拟具有必要性。

研究结论强调了面向气候变化的磷管理策略的重要性，并提示以水稻为基础的粮食系统在适应能力较低地区可能更为脆弱。作者建议，将精准施肥与可调节铁—磷相互作用的土壤改良措施结合，以支持未来气候条件下的生产力维持。