东北黑土区承担着我国粮食生产的重任。但长期以来,由于人们对作物产量的盲目追求、不合理施用化肥等因素,导致黑土质量严重退化,土地生产能力降低。因此,科学保护与改良黑土区土壤对农业可持续发展意义重大。中国用仅占世界耕地总面积的6.7%的耕地面积养活了20%的世界总人口,在此背后,化肥对粮食增产扮演至关重要的角色。但随着化肥施用量逐渐增加,施用过量化肥不仅降低了肥料利用效率和农作物增产效率,还对我国农业生产和生态环境造成了十分恶劣的影响。因此,如何在减少化肥施用量的同时满足粮食产量的增长,是我国实现绿色农业可持续发展亟需面对的难题。近年研究表示,秸秆碳化还田是一种避免秸秆资源浪费的行之有效的方法,低碳环保的同时促进农业健康发展。目前关于生物炭的单因素研究较多,但在生物炭与氮肥耦合对黑土区水氮利用效应影响方面研究仍然较少。为此,于2021年在位于东北典型黑土带上的东北农业大学移动式防雨棚内开展了黑土区玉米炭氮耦合的水氮利用效应盆栽研究,采用二因素饱和D-最优设计（206）,以生物炭量、氮肥量为试验因子,共设置6个处理,每个处理三次重复,对玉米生长动态、产量及水分利用效率、氮肥利用效率和土壤养分等指标进行观测,分析不同处理对上述指标的影响,阐明黑土区玉米炭氮耦合的水氮利用效应。结果表明:（1）适量的生物炭配施氮肥可提高玉米株高、茎粗及叶面积指数。随着玉米生长,生物炭配施氮肥对玉米株高的提高效果逐渐减弱,苗期氮肥耦合对玉米株高的提高效果最强,灌浆期最弱;对玉米茎粗的提高效果先增强后减弱,拔节期氮肥耦合对玉米茎粗的提高效果最强,灌浆期最弱。在C2N3处理的条件下,各生育期的株高、茎粗及叶面积指数均为同时期所有处理中的最大值。在施氮量不变的情况下,当施用少量氮肥时,施加生物炭对玉米株高、茎粗及叶面积指数有显著增加作用,且施加生物炭对苗期和拔节期玉米株高的提高作用显著大于抽雄期和灌浆期,对抽雄期和灌浆期玉米叶面积指数的提高作用显著大于苗期和拔节期;当施用高水平氮肥时,适量施加生物炭对玉米株高、茎粗及叶面积指数有增加作用,而过量生物炭则会抑制玉米株高、茎粗及叶面积,且随着玉米生长,过量施加生物炭对玉米茎粗和叶面积指数的抑制作用越来越明显。（2）适量的生物炭配施氮肥可提高玉米产量、穗长、穗茎、百粒重和水分利用效率。提高苗期、拔节期的耗水模系数WOC与耗水强度DWC,降低抽雄期和灌浆期的WOC与DWC,使得玉米耗水过程提前,并能够减少玉米耗水量。在施氮量不变的情况下,施用少量氮肥时,施加生物炭对玉米产量、穗长、穗茎和百粒重有显著增加作用;当施用较高水平氮肥时,适当施加生物炭对玉米产量、穗长、穗茎和百粒重有提高作用,过量施加生物炭则会降低玉米产量、穗长、穗茎和百粒重。在各处理中,玉米产量、穗长、穗茎、百粒重和水分利用效率WUE提高最多的均为C2N3处理;耗水量降低最多的为C3N3处理,相较对照处理耗水量降低了7.5%。（3）适量施加生物炭对土壤p H值、土壤总有机碳含量、速效钾含量、碱解氮含量和有效磷含量有提高作用,施加氮肥对土壤碱解氮含量有提高作用,同时会降低土壤p H值、总有机碳含量、有效磷和速效钾含量。当施氮量固定在同一水平时,施加生物炭对土壤p H值、土壤总有机碳含量和速效钾含量有提高作用,适量施加生物炭可以提高土壤碱解氮含量和土壤有效磷含量,而过量施加生物炭则会降低土壤碱解氮含量和土壤有效磷含量;通过对炭氮不同配比条件下的5个土壤指标进行因子分析,各处理因子综合得分显示:综合肥力评分最高的处理为C2N3处理,此时土壤肥力最有利于玉米生长。（4）生物炭配施氮肥可以提高单株玉米地上部养分吸收总量、籽粒氮素含量和籽粒氮素分配比例。在同一施氮量情况下,当施氮量固定在同一水平时且施氮量较低时,施加生物炭可以提高单株玉米地上部养分吸收总量和籽粒氮素含量;当施氮量固定在同一水平且施氮量较高时,适量施加生物炭可以提高单株玉米地上部养分吸收总量和籽粒氮素含量,而过量施加生物炭则会降低单株玉米地上部养分吸收总量和籽粒氮素含量;单株玉米地上部养分吸收总量、籽粒氮素含量和籽粒氮素分配比例提高最多的均为C2N3处理。在同一施炭量情况下,各炭氮耦合处理的氮素吸收效率、氮肥表观利用率、氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮利用效率随着施氮量的增加而下降;在施氮量相同情况下,各炭氮耦合处理的氮素吸收效率、氮肥表观利用率、氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮利用效率随着施炭量的增加呈二次抛物曲线趋势。氮素吸收效率、氮肥偏生产力在C1N1处理处达到最大,氮肥表观利用率、氮肥农学效率和氮利用效率最大的均为C2N3处理。