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农业生产中氮肥过量施用,引起土壤硝态氮大量累积,随灌水或降雨淋失,威胁水体质量安全,激发农业面源污染。因此,土壤硝态氮（NO3ˉ-N）的淋失阻控及水体氮去除成为诸多学者普遍关注的焦点。生物炭作为一种由生物质热解制得的多孔富碳材料,对土壤氮素转化及营养盐运移的调控作用,使人们看到其缓控土壤硝态氮淋失的潜力,但这种潜力常受其表面无定型特性制约,为提高其性能,需要对其表面进行改性。本研究以花生壳为原料,在600℃下厌氧热解制备生物炭,并对其进行金属-凝胶复合改性,通过批量吸附与控制试验,结合电镜扫描（SEM）、傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）、X射线衍射分析（XRD）等技术进行表征和分析,探索复合改性生物炭对水体NO3ˉ-N的吸附性能和土壤氮素转化的作用,以期为新型环保材料的制备与应用提供理论依据。研究结果如下:（1）铁、锰、镁离子改性使生物炭比表面积和孔容较未改性分别增大6.70-12.20倍,2.30-5.00倍,EC值提高0.50-3.10倍。铁离子改性降低生物炭pH 0.76个单位,镁离子改性升高pH2.36个单位。铁、锰、镁改性显著增强生物炭对NO3ˉ-N吸附能力,在pH=7,NO3ˉ-N初始浓度100mg·L-1溶液中,最大吸附量分别达4.40,3.90,3.70mg·g-1,较未改性增加26.90%-48.60%。铁、锰、镁离子与生物炭的最佳质量比分别为0.80、0.20、0.20。改性效果表现为:铁离子>锰离子>镁离子。（2）Langmuir方程能较好地描述吸附过程,吸附动态符合伪一级动力学方程。吸附过程为单层吸附,受颗粒扩散控制。酸性条件（pH值<4）利于铁、锰、镁离子改性生物炭对NO3ˉ-N的吸附。溶液中存在的SO42-,Cl-与NO3ˉ竞争吸附位点,抑制吸附效果,其中Cl-抑制作用较大。改性生物炭表面负载的金属离子或氧化物可通过静电作用与配位交换吸附NO3--N,表面分布的羟基、羰基和芳烃等管能团可能通过硝基烷化、硝化反应等方式吸附NO3--N。（3）优选铁离子改性生物炭为骨架制备复合改性生物炭,与单一聚丙烯酰胺凝胶改性生物炭（PBC）相比,铁离子-凝胶复合改性生物炭（PFBC）在硝酸钾溶液中的吸水倍率分别提高了2.93 g·g-1,4.33g·g-1,与FBC相比,对NO3--N吸附量增加1.13倍。聚丙烯酰胺凝胶能有效填充铁离子生物炭孔隙,且在表面均匀分布,使生物炭表面-OH、-NH2、-C=O和-COO等亲水基团增多,同时增加-CH3、-CH2、C≡H、C=C等疏水基团,使得复合改性生物炭的吸水性和保水性增强,PFBC吸水倍率较PBC增加7.37%,耐盐性增加11.13%。相比BC和FBC,PBC和PFBC对水体硝态氮的去除率分别提高61.29%和54.34%。（4）添加复合改性生物炭（PFBC）对土壤pH没有显著影响,显著提高土壤EC值,抑制土壤NO3--N淋失,相对无添加（CK）处理,土壤NO3--N淋失量下降64.22%,相对FBC和未改性生物炭（BC）分别下降45.00%,58.04%。添加PFBC土壤微生物量碳、微生物量氮分别提高1.16倍,3.26倍,CO2排放强度增加1.31%,NH4+-N氧化速率增加0.88倍,NO3--N累积速率增加5.66倍,显著降低了土壤微生物多样性指数（Chao1,Observed species,PD whole tree,Shannon）,提高土壤中OTU315（γ-变形菌纲、酸硫桿狀菌目）、OTU2267（诺卡氏菌科）、OTU2262（棒状杆菌目、诺卡氏菌属）的绝对丰度。