编辑推荐：
为解决生物炭施用对稻田产量、土壤碳库和温室气体排放影响不明的问题，研究人员开展了对 1827 个观测数据的综合荟萃分析。结果显示生物炭能增产、增碳库并减排，还明确了关键影响因素。该研究为优化生物炭施用策略提供依据。
在全球人口不断增长的今天，粮食供应压力日益增大，而作为重要粮食作物的水稻，其生产面临着诸多挑战。传统的水稻种植方式受到气候变化、耕地面积减少等因素的制约，难以满足不断增长的粮食需求。与此同时，农业生产带来的环境问题也愈发严重，稻田成为了温室气体排放的重要源头之一，对全球气候变暖产生了不可忽视的影响。在这样的背景下，如何实现水稻的增产、增加土壤碳库的同时减少温室气体排放，成为了农业领域亟待解决的难题。生物炭，这种由木质和植物基材料在高温、低氧条件下热解产生的富含碳的新型物质，被视为解决上述问题的希望之光。然而，不同的生物炭应用策略，如生物炭类型、碳氮比（C:N 比）等，对水稻产量、土壤碳库和温室气体排放的影响尚不明确，相关研究也缺乏全球范围内的综合结论。为了填补这些知识空白，研究人员展开了深入研究。
此次研究由多位来自不同机构的研究人员共同参与（文中未明确具体研究机构），他们的研究成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》上。研究人员通过全面、系统的研究，获得了一系列重要结论，这些结论为优化生物炭在稻田中的应用策略提供了科学依据，对推动可持续农业发展具有重要意义。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，他们通过在 Web of Science、中国知识资源总库和谷歌学术等数据库中进行文献检索，收集了大量相关研究数据，构建了包含 1827 个观测数据的数据集。然后，采用荟萃分析（Meta-analysis）这种统计方法，对多个独立研究结果进行定量综合分析。此外，还运用结构方程模型（SEM），明确关键影响因素及其影响程度和路径。
数据收集
研究人员借助 Web of Science、中国知识资源综合数据库以及 Google Scholar，运用特定的关键词组合进行文献检索，收集了海量的相关研究资料，为后续分析奠定了坚实的数据基础。
数据集概述
对所有指标进行的异质性分析的 PQ值小于 0.0001，因此采用随机效应模型。分析表明，生物炭施用、土壤性质和气候条件等因素可用于解释数据的异质性。整体来看，生物炭施用显著提高了水稻产量、土壤有机碳（SOC）、土壤碳氮比（C:N 比）和微生物生物量碳（MBC），分别提升了 16.0%（95% 置信区间：11.1 - 21.0%）、37.7%（95% 置信区间：29.1 - 46.9%）、31.8%（95% 置信区间：19.3 - 45.5%）和 16.3%（95% 置信区间：2.2 - 32.4%）。
生物炭施用对水稻产量、土壤碳库和温室气体排放的影响
研究发现，生物炭施用使水稻产量显著提高了 16%，这一结果与前人部分研究相符。其原因可能是生物炭对土壤养分（如氮、磷）的保留，增强了水稻的生理活性和抗性。同时，生物炭施用还能显著增加土壤有机碳（SOC），提高土壤碳氮比（C:N 比）和微生物生物量碳（MBC） 。在温室气体排放方面，生物炭施用可使稻田甲烷（CH4）排放降低 5.2%，氧化亚氮（N2O）排放降低 14.4%，全球变暖潜势（GWP）降低 8.6%，溶解有机碳（DOC）降低 2.5%。
生物炭类型和施用条件的影响
研究表明，秸秆来源、热解温度低于 450°C 且施用量为 10 t ha?1的生物炭，是提高水稻产量、增加土壤碳库并减少温室气体排放的有效方法。
土壤性质和气候条件的影响
结构方程模型（SEM）分析显示，土壤性质（土壤全氮、土壤有机碳和 pH）与水稻产量之间存在直接正相关关系，标准化路径系数为 0.158（P < 0.01）。气候条件方面，年均气温（MAT）和年均降水量（MAP）对氧化亚氮（N2O）排放和全球变暖潜势（GWP）有直接正向影响，标准化路径系数分别为 0.28（P < 0.01）和 0.179（P < 0.05）。此外，生物炭在土壤有机碳（SOC）含量低于 10 g kg?1、pH 值大于 8 的土壤中效果更佳，在年均气温（MAT）大于 15°C 的温带地区作用更为显著。
研究结论表明，生物炭施用对水稻产量、土壤碳库和温室气体排放有着重要影响。在生物炭施用因素中，影响水稻产量的前三位因素分别是生物炭碳氮比（20.6%）、生物炭灰分（17.6%）和生物炭 pH 值（17.4%）。秸秆来源、热解温度低于 450°C 且施用量为 10 t ha?1的生物炭是优化稻田生态系统的有效方式。土壤性质对土壤有机碳（SOC）有直接正向影响，标准化路径系数为 0.255（P 值未完整给出） 。
这项研究具有重要的意义。它为全球范围内的稻田管理提供了科学依据，有助于农民和农业从业者根据不同的土壤和气候条件，选择合适的生物炭类型和施用策略，从而实现水稻增产、土壤碳库增加和温室气体减排的多重目标，推动可持续农业的发展。同时，研究结果也为后续相关研究指明了方向，为进一步深入探究生物炭在农业生态系统中的作用奠定了基础。
