近年来,中国已经成为世界上最大的肥料消费国,但肥料利用效率却不及国际平均水平,一方面化肥的滥用了导致了土壤质量下降,环境污染等一系列严重的生态问题,另一方面秸秆等农业废弃物缺乏合理的资源化利用途径,不利于我国农业的可持续发展。生物炭是秸秆等生物质材料在高温裂解得到的富碳黑色固体颗粒,也富含大量的营养成分。秸秆生物炭还田施用,能够改善土壤结构,提升土壤肥力。为我国化肥减施和秸秆资源化利用提供了新的解决方案。尽管生物炭已经展现出其广阔的应用前景,但生物质炭与化肥配施技术途径、生物质炭-配方施肥效应及生物质炭替代化肥潜力及经济可行性仍然缺乏系统的数据支持。基于此,本文以扬黄灌区玉米为研究对象,深入研究了生物质炭减氮增碳、炭基肥连续还田改土促生效应,并对比主推施肥技术进行了肥效评价以期为炭基肥的开发、利用和推广提供理论依据,主要研究结果如下:1.同比常规施肥,等量生物炭投入条件下,随着减氮比例的增加,玉米根系生长、株高和茎粗、叶绿素SPAD值和净光合速率表现出显著降低的趋势,减氮15%对玉米根系及植株生长发育、叶片光合作用具有显著的促进作用,根系生长指标增加了 1 3.5%-22.9%,生长生理指标增幅达到分别增加了 8.8%-15.3%,拔节期和灌浆期玉米的叶绿素SPAD分别增加了 4.4%和8.8%;随着减氮比例得增加,玉米产量显著降低;减氮15%通过提高玉米穗粒重和百粒重实现显著提高玉米产量15%,各减氮处理经济效益均低于常规施肥;添加秸秆生物质炭具有显著提高土壤水稳性大团聚体的作用,大团聚体数量增加166.87%-82.3%;不同减氮比例能够提高土壤有机质、有效磷、速效钾以及碱解氮含量,其中减氮15%处理土壤养分保蓄能力最佳,碱解氮含量提高16.24%;适宜的炭氮比投入有利于提高土壤微生物和酶活性减氮量为15%时同比常规施肥磷酸酶和脲酶含量分别显著增加了 35.9%和6.3%,放线菌数增加了 7.3倍,而过量的氮素减量,导致炭氮比失衡,土壤微生物数量显著下降;与常规施肥相比较减氮15%显著提高了氮肥利用效率和氮肥农学效率20.57%和7.93kg/kg。综合分析,同比常规施肥,在生物质炭投入4.5t/hm2条件下,减氮15%视为最佳的炭基无机配施方案。2.同比常规施肥,在减氮20%基础上,施用生物炭6.75t/hm2对玉米根系、植株生长发育、叶片光合作用具有显著的促进作用,各项作物根系指标增长达到45%-63.1%,生长生理指标增加16%-31%;土壤有机质及速效氮、磷养分显著增加,增幅达到43%-48%,玉米产量显著增产41.4%;氮肥利用率和农学利用效率最高,增加了 38.02%和18.79kg/kg。土壤水稳性大大团聚体（>0.25mm）比例随着生物炭施用量的升高而增加;生物质炭增量对土壤微生物和土壤酶活性均有促进作用;综合分析,在减氮20%基础上,施用生物质炭6.75t/hm2可视为杨黄灌区玉米炭基无机配施最佳方案。3.同比常规施肥,秸秆生物质炭基肥投入具有显著促进玉米发育的作用,当炭基肥投入量达到1.35t/hm2时作物根系指标增幅达到81.3%-103.47%;对于玉米拔节期株高、茎粗、叶片净光合速率具有促进作用,增幅达到6.7%-22.3%。随着炭基肥施用量的增加,玉米株高茎粗、穗粒重、产量表现出随着炭基肥施用量的升高先升高后降低的趋势;玉米的净收益呈先增加后减小的趋势,炭基肥一次性施用1.35t/hm2增收32.5%,经济收益增加8.49%;土壤水稳性大团聚体（>0.25mm）含量、土壤有机质、速效磷和速效钾分别增加了 65.7%、31.2%、198%、14.9%,土壤稳定性逐渐增强,肥力水平逐渐提升;土壤总菌数量显著增加4倍,土壤微生物活性增强,磷酸酶酶含量逐渐增加过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶在炭基肥施用量达到1.35t/hm2时达到阈值。综合分析,不同用量炭基肥投入条件下,玉米生物学指标最佳响应和最佳经济效益用量为炭基肥1.35t/hm2。4.与常规施肥相比,炭基、有机物料投入均可以促进作物根系生长,加快作物光合速率,增加作物产量和经济效益,施用炭基肥+化肥处理较常规施肥产量增加13.3%,经济效益增加10.9%;土壤0-20cm 土层和20-40cm 土层大颗粒水稳性团聚体（WSA>0.25）显著增加75.7%和64%;炭基肥投入较常规施肥可显著提高土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量16.6%,120.67%和65.8%,炭基肥化肥配施同比常规施肥显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量20.4%,14.6%,50.5%和58.3%,有机肥化肥配施显著提高土壤有机质、碱解氮和速效磷20.7%,29.9%和22.7%；炭基肥化肥配及有机肥配施化肥施更有利于细菌繁殖,同比常规施肥细菌菌数分别增加9.66倍和13.63倍;较常规施肥,有机肥投入显著提高土壤磷酸酶、过氧化氢酶及脲酶活性49%,5%和62.9%,炭基肥和炭基肥化肥配施脲酶活性提高23.07%和59.4%;较常规施肥,施用炭基肥氮肥利用效率增加了 33.2%,氮肥农学效率增加了 8.67 kg/kg,氮肥偏生产力分别增加了 15.27 kg/kg。综上所述,炭基肥与炭基肥+化肥施用较常规施肥具有改良土壤团聚体结构、提高土壤肥力水平、优化微生物群落结构与活性,与有机肥相比炭基肥+化肥施用更能提高土壤水稳性以及速效磷钾含量,促进作物生长和增产及提高作物经济效益的作用,而炭基肥单独施肥对氮肥利用效率和土壤磷含量的影响更为显著。综上所述,生物炭对土壤的改良和促进作物生长作用与生物炭及氮肥施用量有密切的关系,恰当的炭氮比例可以有效的改良土壤,促进作物生长,增加作物产量,但经济效益始终不及常规施肥。将生物炭与化肥复合制成的炭基肥对作物和土壤的影响也与其施用量有关,当炭基肥施用量为1.35t/hm2时效果最好,与其他肥料相比虽然在改土方面略逊于有机肥,但对作物生长的促进和增加作物产量方面显著优于其他施肥措施,而且有较好的经济效益,值得推广。