基于Mate分析量化生物质炭对土壤团聚体的效应及其异质性

生物质炭作为一种潜在的土壤改良剂，通过影响土壤团聚体的形成与稳定而改善土壤质量。然而，有关生物质炭对土壤团聚体影响的研究结果并不一致，缺乏全面的评估。因此，本研究以生物质炭、土壤团聚体为关键词在中国知网、Web of science数据库提取了437个水稳性团聚体(MWD)案例和465个水稳性团聚体含量(R0.25)案例进行来荟萃分析，旨在评估生物质炭对土壤水稳性团聚体含量(R0.25)和团聚体稳定性(MWD)的总体影响，以及在不同土壤特性、生物质炭属性和实验类型的异质性，并量化相关指标对异质性的解释程度。结果表明，无论生物质炭类型、实验类型和土壤特性如何，生物质炭添加均可显著提高水稳性团聚体含量(R0.25)达12.90%，以及增加团聚体稳定性(MWD)达17.82%，但均存在显著的异质性(Qt=3025949，Qt=15527.6)。这种异质性受到土壤特性、生物质炭特性和实验类型等多种因素的影响。就土壤特性而言，MWD的效果在砂土中最佳，而R0.25在壤质土壤中表现最好。同时生物质炭对MWD和R0.25的响应比(InR)随土壤粉粒含量的增加而增加，随黏粒和有机碳含量的增加而减少，呈现出显著的线性负相关(P＜0.05)。在生物质炭性质方面，通过木材热解生产的生物质炭对MWD和R0.25的增益效果最好，同时在低高温(＜350℃)条件下生产的生物质炭使MWD提高16.70%，R0.25提高14.26%，优于在中高温(350-600℃)和高温(＞600℃)条件下生产的生物质炭。此外随着生物质炭施用率的增加，其对土壤团聚体的影响显著增强(P＜0.05)，并且随着时间的推移，生物质炭对土壤团聚体的改善效果变得更加显著。从生物质炭的施用方式来看，生物质炭与有机肥(NPK)结合施用比单独施用生物质炭具有更好的改善效果。与其它异质性指标(如施用时间、施用率和土壤pH值)相比，土壤中的黏粒、粉粒和有机碳(SOC)含量对效应异质性的解释度相对较高，对MWD与R0.25异质性的解释度分别为5.06%-9.68%、2.93%-13.37%。荟萃分析表明，生物质炭可以作为土壤改良剂来改善土壤团聚体。然而，在实际应用中，需要综合考虑多种因素，结合实验条件和特定的生物质炭及土壤性质，合理施用生物质炭以达到改良效果。