为探究秸秆不同还田方式及生物炭基肥在中国东北稻作区的可行性,于2017至2018年在辽宁省辽中卡力马水稻实验站设置连续两年大田定位试验,以常规施肥(CK)为对照,对比研究秸秆直接还田(ST)、等量秸秆炭化还田(SB)及生物炭基肥(CF)对土壤理化性质、水稻生长发育及产量的影响。从土壤-水稻系统出发,综合比较分析秸秆的两种还田方式对提高土壤肥力、促进产量提升的作用途径;测定累积性秸秆(直接、炭化)还田在年际间对土壤物理性质、土壤养分含量、水稻生长发育及产量的效应;通过对土壤理化性质、水稻农艺性状及产量分析,研究生物炭基肥在稻作生产中应用。以期为东北地区秸秆资源化利用、稻田土壤培肥、促进产量稳定提高提供理论依据。主要试验结果如下:1.连续两年田间定位试验表明,秸秆直接还田、秸秆炭化还田均能显著降低稻田土壤容重,两年平均比对照降低6.2%;增加总孔隙度,两种还田方式在2017年分别比对照提高了10.5%、9.88%、提高土壤水稳性团聚体的稳定性,改变土壤三(固、液、气)相构成,秸秆炭化还田在对改善土壤物理性质的累积性效应优于秸秆直接还田。两种秸秆还田方式都可以改善土壤物理性状,有利于协调土壤水、气、热条件,为水稻生长提供良好的土壤微生态环境。2.在两个作物生长季后,秸秆不同还田方式相较于对照,土壤碱解氮、有效磷、全磷、全钾养分水平和土壤有机质含量有效提升,在第一年对土壤全氮、速效钾含量作用不明显,第二年作用显著,稻田土壤肥力提升,有利于保育和提高土壤耕地质量,为作物生产提供可持续性养分供应。3.秸秆直接还田、秸秆炭化还田和生物炭基肥处理在水稻主要生育期,不同程度上提高了水稻的株高、分蘖数、SPAD值,增加干物质积累量。秸秆炭化还田相较于秸秆直接还田对提高水稻灌浆期SPAD值更有效,综合来看,各处理比对照提高了水稻生产能力,最终在穗数、穗粒数、千粒重均有一定的提高,秸秆直接还田主要通过促进水稻分蘖进而增加有效穗数,秸秆炭化还田作用于每穗粒数的增加和千粒重的提高,最终实现了水稻产量的增加。4.生物炭基肥处理在改良土壤容重,提高土壤孔隙度、养分含量,促进水稻生长和增产方面的作用效果优于常规施肥,两年平均增产2%,干物质积累量提高5.14%,生物炭基肥能够作为土壤改良,提升土壤肥力,应用于水稻生产的新型肥料。5.扫描电镜图片分析结果表明,土壤、秸秆、生物炭连续两年的水稻种植后的进化形态发生了不同的变化,土壤变得更加致密,秸秆在第一年分解水平较低的情况下,经过两年才能发生完全分解,生物炭相对稳定的存在于土壤中,并且能够与土壤形成特殊的复合结构,进而改善土壤物理性质,调节土壤养分含量,为揭示秸秆及生物炭的作用机制提供理论依据。