土壤呼吸作用是通过陆地植物固定和来自土壤微生物分解的土壤有机质的CO2返回大气的主要途径，它也被称为碳矿化作用。土壤团聚体是相对于相邻颗粒更加结实的土壤颗粒组。团聚体稳定性是指土壤团聚体受到耕作和水或风力侵蚀的破坏力时抵抗分解的能力。潮湿土壤团聚体稳定性表明土壤能够抵抗雨滴冲击和水力侵蚀的影响。　　在低温生物炭对土壤和聚集的影响方面已经做了大量的相关研究，但是关于比较生物炭对黑土区低有机质和高有机质的碳矿化作用的影响方面相对较少。此外还观察到在短时间内生物炭和秸秆对土壤某些物理属性（容重、总孔隙度、持水能力）的影响还存在一定的知识缺口。本研究旨在:通过测定低水平和高水平的生物炭利用率以及玉米秸秆对微生物土壤呼吸、氮矿化、土壤中微生物生物量碳和微生物生物量氮的影响;测定生物炭、秸秆和有机肥对土壤有机碳、微生物生物量碳、土壤团聚体、团聚体大小分布、团聚体重量直径和一些其他的土壤物理属性;测定生物炭、秸秆和畜禽粪便对玉米生长和产量的影响来解决上述知识缺口。　　在2014年11月和12月于中国哈尔滨市东北农业大学开展两次实验。第一次培养实验测定三种不同水平下生物炭（0.5％，1％，和2％）和秸秆(1％)对两种不同水平有机质含量（高和低）的黑土碳矿化、氮矿化、微生物生物量和全氮的影响。该实验包括8种处理（CK-土壤，B1-0.5％生物炭含量土壤，B2-1％生物炭含量土壤，B3-2％生物炭含量土壤，S-秸秆，SB1-秸秆和0.5％生物炭含量土壤，SB2-秸秆和1％生物炭含量土壤，B3-秸秆和2％生物炭含量土壤）。这些处理进一步划分为两组:单生物炭(CK、B1、B2、B3)和秸秆(S、SB1、SB2、SB3)　　第二次田间试验是随机的完全分块设计以测定生物炭（B1为1％和B2为5％）、畜禽粪便和秸秆对4种不同土壤深度下(0-10 cm，10-20 cm，20-30 cm，30-40 cm)土壤团聚体的土壤聚集、土壤平均重量直径、全有机碳含量，土壤有机碳，微生物生物量碳，pH值和土壤物理属性（容重、总孔隙度、持水能力）的影响。B1处理为12，500 kg/ha生物炭的施用率，而B2则为62，500 kg/ha的生物炭施用率。有机肥和玉米秸秆的施用率分别为25，000kg/ha和15，000 kg/ha。玉米产量在收获之后测定。共分为7种处理（CK-土壤，S-秸秆，B1-1％生物炭，B2-5％生物炭，SB1-1％生物炭含量土壤，SB2-2％生物炭含量土壤和M-有机肥），每个地块的面积为20m2(5m×4m)。　　总体来说，土壤呼吸率随着生物炭的添加而减少。在整个培养实验期间高有机质含量土壤呼吸作用要高于低有机质含量土壤。秸秆和生物炭结合情况下土壤呼吸率要高于单生物炭处理。高生物炭施用率(2％)导致土壤呼吸作用的进一步下降。对于氮矿化来说，高有机质和低有机质含量土壤中的硝态氮均随着生物炭和秸秆的添加面减少。在整个培养实验期间CK处理产生的硝态氮含量最高。对铵态氮来说，秸秆和生物炭组合得到最高的氮矿化。全氮含量随着生物炭和秸秆的添加而增多;在整个培养实验期间B2和SB3处理得到最高的全氮含量值。生物炭和秸秆的添加也增加了实验过程中高有机质和低有机质土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮的含量。　　对于田间实验来说，单生物炭处理（B1和B2）和玉米秸秆(S)对土壤平均重量直径影响最大。有机肥的添加对微团聚体的形成影响最大，而B1和B2处理对大团聚体形成影响最大。在粉砂和粘土聚集组分(＜0.053mm)时全有机碳含量最低。土壤容重随着土壤深度而增加，但是所有处理相对于对照试验有所减少。土壤总呼吸度随着土壤深度而减少，各个处理相对于对照试验有所增加。S、B2、M处理对表层土壤(0-10cm)的持水能力影响最大。与对照试验相比，所有处理的土壤pH值和土壤微生物生物量碳都有一定量的增加，而B2和SB1处理对土壤有机碳影响最大。在作物产量参数方面，SB2对玉米长度影响最大，而SB1处理生产的玉米数量最多（m-2）。畜禽粪便处理对玉米百粒重量和玉米重量效果最明显。