本研究以沈阳农业大学后山棕壤新型肥料定位试验为研究对象,通过田间定位试验,探讨生物炭不同用量对土壤理化性质、玉米产量及氮肥利用率的影响,明确生物炭在培肥地力、改良土壤和提高肥料利用率方面的作用,为研究开发土壤改良剂和新型肥料提供科学依据。定位试验开始于2013年,本研究选取10个不同施肥处理:(1)不施生物炭不施肥,对照(CK);(2)单施低量生物炭(C1);(3)单施中量生物炭(C2);(4)单施高量生物炭(C3);(5)单施氮磷钾(NPK);(6)低量生物炭+氮磷钾(C1NPK);(7)中量生物炭+氮磷钾(C2NPK);(8)高量生物炭+氮磷钾(C3NPK);(9)单施磷钾(PK);(10)低量生物炭+磷钾(C1PK)。本研究着重分析了 2015年玉米各生育时期土壤理化性质、土壤酶活性以及土壤微生物量碳氮含量,比较连续3年施用生物炭的玉米产量与氮肥利用率的变化。主要得出如下结论:(1)连续向土壤中添加生物炭,可以减小耕层土壤容重,单施生物炭处理的土壤容重较对照平均降低了 6.27%,生物炭配施氮磷钾处理的土壤容重较NPK处理降低了 6.04%。生物炭对玉米苗期土壤含水量的影响不大,随着生育期的推进,逐渐表现出其保水性能,显著增加土壤的含水量。(2)连续施用生物炭可以提高土壤pH,缓解土壤酸化,提高土壤有机质、全氮含量,对土壤全磷、全钾无影响。与氮磷钾配施,能促进土壤铵态氮、硝态氮的缓慢释放,提高土壤有效磷、速效钾含量,减少养分淋溶损失,提高土壤肥力,且施用量越高,效果越明显。(3)添加生物炭能提高土壤脲酶、蔗糖酶活性,与施炭量之间没有明显的相关性。土壤脲酶活性在玉米不同生育期变化显著,总体呈现先升高后缓慢下降的趋势,在拔节期达到活性高峰,而蔗糖酶活性随生育期的波动幅度较小。(4)无论生物炭是否与氮磷钾肥配合施用,添加生物炭均能显著提高土壤微生物量碳含量,但是单施生物炭处理对土壤微生物量氮含量无影响。在整个生育期,土壤微生物量碳、氮均呈现先升高后降低的趋势,在拔节期达到最大值,并且与施炭量存在很好的相关关系。(5)生物炭配施氮磷钾能提高玉米叶片叶绿素SPAD,提高光合效率,促进玉米植株的生长发育,进而提高了玉米产量、氮肥利用率、偏生产力与农学效率。(6)相关分析表明,除了土壤容重与施炭量呈现极显著负相关之外,pH、有机质、全氮均与施炭量呈现极显著正相关关系。脲酶与土壤铵态氮、硝态氮、SMBN、含水量之间呈显著或极显著正相关,蔗糖酶与SMBC、含水量之间呈显著或极显著正相关。综上所述,向土壤中连续添加生物炭能减小土壤容重,提高土壤含水量,与氮磷钾配合施用可以促进土壤养分的缓慢释放,提高土壤保水保肥能力,进而改善土壤的理化环境,提高土壤酶活性与微生物生物量,促进玉米植株的生长发育,进而提高玉米产量与氮肥利用率。