针对豫中烟区植烟土壤长期连作导致土壤碳氮比失调,造成烟叶质量下降的问题,第一年通过盆栽试验添加玉米秸秆、猪粪和生物炭3种有机物料调节土壤碳氮比统一为25︰1时,研究其对烟草生长发育以及植烟土壤碳氮代谢的影响,筛选最适宜豫中烤烟碳氮代谢的有机物料种类;第二年通过大田试验在1600 kg/hm~2生物炭施用量的基础上,研究不同氮水平对烟草生长发育、氮素迁移特性以及植烟土壤碳氮代谢的影响。相同碳氮比有机物料对烟草生长发育及碳氮代谢的研究表明:(1)植烟土壤中添加猪粪和生物炭均可以提高烟草叶长、叶宽、有效叶数和最大叶面积等农艺性状指标,但施用玉米秸秆却对烟草的生长产生抑制作用。3种有机物料中猪粪和生物炭能够显著增加烟叶碳氮代谢关键酶硝酸还原酶、淀粉酶和转化酶的活性,且酶活性表现出先上升后降低的趋势,在烟草移栽后45 d和60 d时达到最大值,其活性最高分别达到33.3μg/g/h、14.42 mg/g/min和5.08 mg/g/h,其中生物炭的提升作用最好;添加玉米秸秆处理酶活性低于对照。施用有机物料皆可以提高烟叶氮、磷、钾含量。(2)施用有机物料可以显著提高植烟土壤氮素和有机质含量,猪粪对土壤氮素的提升作用最高,而生物炭对土壤有机质的提升作用最优。添加猪粪可以显著提高土壤脲酶活性,最高达到1.78 mg/kg。但土壤蔗糖酶则不受有机物料种类的影响。(3)在豫中烟区土壤碳氮比为25:1时添加生物炭能够提高烟草碳氮代谢,协调烟叶化学成分,提高烤烟品质;添加猪粪更有利于提高土壤活性营养元素的含量。生物炭对不同氮水平下烟草生长发育及碳氮代谢的研究:(1)在整个烟草生育期内,与对照相比,增施生物炭对烟草的农艺性状指标的影响并不显著,而生物炭配施不同水平氮肥则显著促进烟草的生长发育,显著提升烟草株高、茎围、有效叶数及叶面积等农艺性状,其中以N2(纯氮用量为52.5 kg/hm~2)、N3(纯氮用量为67.5kg/hm~2)处理较显著。增施生物炭和不同水平的氮肥可以提高烟草碳氮代谢相关酶活性;其中N3(纯氮用量为67.5kg/hm~2)处理烟叶硝酸还原酶活性最高为51.19μg/g/h,N2(纯氮用量为52.5kg/hm~2)的淀粉酶活性最大为19.98 mg/g/min,N1(纯氮用量为37.5kg/hm~2)的转化酶活性最大为3.90 mg/g/h,但不同氮水平对酶活性的影响没有明显规律性。与对照相比,增施生物炭可以显著提高烟草生长中后期烟叶氮含量,但对烟叶磷和钾含量影响不显著,生物炭配施不同水平氮肥下烟叶氮、磷、钾含量之间整体差异不显著。(2)施用生物炭能够显著影响烤烟化学成分及中性致香物质的含量,提高了上部烟叶钾氯比以及中部烟叶总糖、还原糖、钾、糖碱比和钾氯比。而增施氮肥处理以N3(纯氮用量为67.5kg/hm~2)的氮肥水平对烤烟化学成分的调控效果最优。增施生物炭与氮肥处理的中性致香物质总量均高于对照,其中N0(纯氮用量为0kg/hm~2)的含量最高为616.29μg/g。(3)增施生物炭可以显著提高烟草移栽后90 d时土壤脲酶活性,且各处理土壤脲酶活性从高到低依次为N2>N1>N0>CK>N3,适量氮肥适用量可以提高土壤脲酶活性。生物炭对植烟土壤蔗糖酶活性的提升作用主要表现在烟草移栽后60 d时,而生物炭配施不同氮水平氮肥对烟草移栽后90 d时土壤蔗糖酶活性有显著提升作用,但并未表现出随施氮量的增加而提高的规律。增施生物炭与氮肥对0~20 cm土层土壤有机质含量没有显著影响。植烟土壤施用生物炭降低了0~20 cm以下土壤氮素含量,提高了植烟土壤对氮素的固定能力。增施生物炭的N0在0~20 cm以下土层土壤全氮、碱解氮、硝态氮和铵态氮含量降低率最高达到11.21%、49.07%、42.29%和31.35%。而施氮量对植烟土壤全氮、碱解氮、铵态氮的影响主要集中在0~20 cm土层,且土壤氮素含量随施氮量的增加而增加,N3(纯氮用量为67.5kg/hm~2)的全氮、碱解氮、铵态氮含量最高分别为2.10 g/kg、261.86 mg/kg、49.80 mg/kg。土壤硝态氮含量随土层加深而下降,在0~20 cm土层以N3(纯氮用量为67.5kg/hm~2)处理最高,达264.90mg/kg;但不同氮水平下硝态氮含量在20~40 cm土层差异较其他土层更显著。施用氮肥对植烟土壤氮素的影响主要表现在烟草移栽后前30 d。增施生物炭可以提高烟草移栽后60 d时土壤微生物量氮,而施氮量对微生物量氮熵的影响主要表现在烟草移栽后30 d之后。(4)在豫中烟区生物炭配施氮肥67.5kg/hm~2措施下烤烟品质最佳并能提高土壤肥力。