农业生产过程中会产生大量的秸秆,如果处理不当会造成严重的环境污染问题,因此人们寻求多种多样的途径对秸秆进行资源化处理,其中,将其热解制备成生物炭的途径受到了广泛的关注。秸秆生物炭自身富含大量养分元素,且可以促进土壤养分转化,因此还田后可以起到培肥土壤的作用,同时它也具有很强的稳定性和良好的固碳潜力,还田后能促进土壤碳封存,是减缓全球温室效应的重要手段,因此研究秸秆生物炭还田培肥土壤及其固碳潜力的效果和原因具有重要意义。本文以水稻秸秆为原料,采用不同热解温度（300℃、400℃、600℃、800℃）制备了四种秸秆生物炭,首先测定还田前生物炭的速效养分和碳元素含量,通过XPS、FTIR和水溶性实验分析生物炭的稳定性,然后通过盆栽实验评估了生物炭还田后对作物生长的影响,对土壤速效养分、总碳和有机碳含量的提升效果,最后再结合土壤中与养分循环、碳循环相关的酶活性综合评估生物炭还田培肥土壤及其固碳潜力的原因,并对生物炭还田缓解全球温室效应的潜力进行了预测,旨在为优质还田生物炭的制备及应用提供理论基础。最终结论主要有以下几点:（1）盆栽实验表明,生物炭有效促进了小麦作物的生长,相比于空白组,生物炭还田组中的小麦干重增加了16.45%～43.86%;中高温生物炭（400～800℃）还田使土壤铵态氮和硝态氮含量分别增加了43.28%～269.33%和64.02%～161.89%,速效磷和速效钾含量分别增加了4.23%～29.45%和431.86%～588.63%,低温生物炭（300℃）还田土壤硝态氮和速效磷含量降低,是由于其仍处于秸秆到生物炭的过渡状态,不是完全状态的生物炭,作用方式与秸秆相似。（2）生物炭自身的氮含量在0.65%～1.47%之间,还田后对土壤提供了大量的氮元素,但是生物炭自身速效氮含量极低,所以生物炭中自身速效氮的供给量远小于还田后土壤中速效氮的增加量,而生物炭自身速效磷和速效钾的供给量远远大于还田后土壤中速效磷和速效钾的增加量,结合土壤酶活性分析发现生物炭（400～800℃）还田后与土壤速效氮转化相关的脲酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶活性都有不同程度的增加,与土壤速效磷转化相关的酸性、中性和碱性磷酸酶活性全部降低。故表明生物炭主要通过促进土壤氮循环相关酶的活性来提升土壤速效氮的含量,通过自身速效磷和速效钾的直接供应来提高土壤速效磷和速效钾含量,达到培肥土壤的目的。（3）随着制备温度的上升,生物炭总碳含量呈上升趋势,而生物炭的H/C在下降,说明生物炭的芳香程度和碳化程度在增加,稳定性也在增加;生物炭还田后显著增加了土壤总碳和总有机碳的含量,其中,高温生物炭促进效果更加明显,800℃制备的生物炭还田后土壤总有机碳含量是空白组的5.5倍,是秸秆还田组的4.14倍;同时还发现还田生物炭温度越高,土壤CO2排放越少。（4）生物炭还田后土壤中淀粉酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶和过氧化物酶与土壤有机碳含量呈现出明显的负相关关系,生物炭还田减缓了土壤自身碳的矿化,有利于土壤有机碳的积累,具有良好的固碳效果。（5）如果将全球的三大粮食作物秸秆全部制备成400℃生物炭还田,固定的土壤总碳量可达到604.84百万吨/年,占全球化石燃料燃烧排放总碳量的6.22%和农业用地排放总碳量的48.35%,从能源消耗、培肥土壤和碳减排效果等角度综合考虑,400℃是制备生物炭的最佳温度选择。