编辑推荐：
在水资源日益稀缺的当下，稻田节水灌溉技术的推广势在必行，但该技术对土壤结构的影响尚不明确。研究人员开展了不同生物炭添加量与灌溉方式对稻田土壤影响的研究。结果表明生物炭能改善土壤结构与理化性质。这为优化稻田水碳管理提供了依据。
随着全球人口增长，大米作为超过半数人口的主食，其需求不断攀升，然而稻田灌溉用水却愈发稀缺。在这样的背景下，发展稻田节水灌溉技术成为全球农业领域的重要任务。其中，控制灌溉（CI）作为一种节水灌溉技术，虽能减少温室气体排放和氮素流失，但频繁的干湿循环会导致土壤结构改变，加速土壤有机质分解，降低土壤团聚体稳定性，进而影响作物生产力。与此同时，土壤团聚体稳定性对维持土壤肥力、防止水土流失至关重要，而生物炭作为一种环境友好型土壤改良剂，在传统灌溉下已被证实能增强土壤稳定性、促进养分循环，但在控制灌溉条件下，其对土壤微观结构的作用机制仍不明确。为了解决这些问题，来自国内的研究人员开展了相关研究，该研究成果发表在《Agricultural Water Management》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先是设置多因素实验，以灌溉模式和生物炭添加量为变量，设立了 5 种处理方式，进行盆栽实验。其次运用 X 射线计算机断层扫描（CT）技术，对土壤孔隙结构进行三维成像分析。同时，通过湿筛法测定土壤团聚体稳定性，用化学分析方法检测土壤化学性质，利用压力板仪结合相关软件测定土壤水分特征曲线。
在研究结果方面：
- 土壤团聚体稳定性：随着生物炭添加量增加，平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）显著上升，不稳定团聚体指数（ELT）和分形维数（Dm）下降，表明生物炭能增强土壤团聚体稳定性。控制灌溉下，CK 处理的 MWD 和 GMD 低于淹水灌溉（FK）处理，说明控制灌溉会降低土壤团聚体稳定性，而生物炭可缓解这一负面影响。
- 土壤化学性质：生物炭添加使土壤有机质（SOM）、总氮（TN）和溶解性有机碳（DOC）含量增加。不同粒径团聚体中，小粒径大团聚体（SMA）的 SOM 和 DOC 含量较高，微团聚体（mA）的 TN 含量较高。控制灌溉下，CK 处理的 SOM 和 TN 含量低于 FK 处理，长期耕种会导致土壤退化，使这些指标下降。
- 土壤持水能力：生物炭处理的土壤持水能力增强，且呈剂量依赖性，即生物炭添加量越高，持水能力越强。FK 处理的土壤持水能力优于 CK 处理，表明控制灌溉下频繁干湿循环会降低土壤持水能力。不同生长阶段对土壤持水参数有显著影响，如饱和含水量（SWC）、田间持水量（FC）和永久萎蔫点（PWP）等。
- 土壤微观孔隙特征和大团聚体孔隙度：生物炭添加显著提高了孔隙连通性，增加了总孔隙度和连通孔隙度，降低了孤立孔隙度。高生物炭添加量（CA）增加了各有效孔径范围的孔隙度，中低添加量（CB 和 CC）主要增加了大于 250μm 孔径的孔隙度。随着时间推移，土壤大孔隙比例增加，部分中小孔径孔隙度下降。
- 大团聚体渗透性：生物炭处理的土壤渗透性增强，CA 处理的渗透性最高。控制灌溉下，CK 处理的渗透性随时间增加，表明长期控制灌溉可促进土壤孔隙发育。与 CK 相比，FK 处理的渗透性较低，说明控制灌溉能产生更丰富的连通孔隙。
- 相关性分析：土壤持水参数与大于 250μm 孔隙度、总孔隙度和连通孔隙度显著相关。渗透性与大于 250μm 孔隙度和连通孔隙度相关性强，表明孔隙结构对土壤渗透性至关重要。冗余分析（RDA）显示，不同处理对环境因素响应不同，CA 处理与 TN、DOC 和 SOM 相关性强，CK 处理对渗透性和微观孔隙结构更敏感。
研究结论和讨论部分指出，生物炭添加可提高土壤团聚体稳定性，增强土壤理化性质和渗透性，优化微观孔隙结构。但生物炭的效果会随时间减弱，可能与生物炭老化有关。该研究首次证实不同灌溉模式和生物炭添加显著影响稻田土壤微观孔隙结构，为优化稻田水碳管理策略提供了理论依据，有助于实现可持续水稻种植。未来研究可进一步探索不同水碳管理模式下土壤微观孔隙与微生物群落的关系，深入揭示相关机制，推动农业可持续发展。
