生物炭是生物有机质在缺氧高温环境中裂解形成的富碳固体物质。随着全球气候变暖加剧,生物炭技术作为一种将农林废弃物中碳固定进而减少其温室气体排放的有效途径,日益受到国内外学者的广泛关注。杉木[Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.]是我国南方重要的造林树种,但长期以来杉木人工林连栽造成地力衰退日趋严重,直接影响了杉木人工林的持续经营。施肥被认为是一种缓解杉木连栽地力衰退的有效措施,但主要以N、P、K肥为主。生物炭作为一种能改善土壤物理性质的肥料,具有很强的吸附性,不仅能改善土壤孔隙度,降低土壤容重,而且可以提高养分有效性,增加土壤微生物多样性,最终起到增产效果。目前生物炭在农田土壤改良上应用较多,但在森林土壤中的应用相对较少,特别是生物炭对杉木生长及其土壤的长期影响研究更少,生物炭是否有缓解杉木连栽地力衰退的作用有待研究。有鉴于此,本文利用导师课题组2012年设置的不同发育阶段杉木人工林施用生物炭的试验样地,开展生物炭对杉木人工林土壤肥力及其林木生长的动态影响研究,分析施用不同类型生物炭对不同发育阶段杉木林生长及土壤物理性质、化学性质等3年动态影响,揭示施用生物炭对杉木林土壤理化性质及杉木生长的3年动态规律,为减缓杉木连栽地力衰退,指导杉木人工林可持续经营提供科学依据。主要研究结果如下:（1）施用生物炭后3年内,杉木幼龄林土壤物理性质得到明显改善,施炭处理表层土壤容重均显著低于对照,随着时间的增加,影响逐渐向底层土壤延伸。施用生物炭后3年表层土壤孔隙状况得到改善,其中总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度及最大持水量均高于对照,并在第3年差异达到显著水平;施肥生物炭后3年内对杉木中龄林、成熟林土壤物理性质的影响较小。施炭处理后第1年表层土壤容重低于对照,但差异未达显著水平。随后两年,土壤容重变化不大。施用生物炭处理后3年内土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量、质量含水量与对照无显著差异。（2）施用生物炭第3年,施炭处理对不同林龄土壤团聚体组成影响不同。施炭处理与对照相比土壤非水稳性团聚体总量之间无显著差异;幼、中龄林中施炭处理非水稳性团聚体GMD（几何平均直径、Geometric Mean Diameter）均高于对照,其中木炭处理中龄林最为显著。成熟林均低于对照,40-60cm土层竹炭处理除外;幼、中龄林两种施炭处理水稳性团聚体均低于对照,在幼龄林0-20 cm 土层,木炭处理比对照低22.42%,而成熟林不同处理之间无显著差异;不同发育阶段木炭处理水稳性团聚体GMD与对照无显著差异,竹炭处理水稳性团聚体GMD均低于对照。（3）施用生物炭对不同发育阶段杉木人工林土壤全碳、全氮、全磷、全钾、pH等影响不同。在幼龄林中,施炭处理3年内,0-20cm土层土壤全碳含量显著高于对照,全氮变化较小;施炭后第1年,土壤全磷、全钾含量显著提高,随着施炭时间的延长,全磷、全钾与对照差别逐渐变小。在中龄林和成熟林中,施炭后第1年,施炭处理表层土壤中全量养分均有不同程度的增加,其中以全碳最为显著。随后两年内,施炭处理与对照差异逐渐变小,其中成熟林施炭处理表层全碳显著低于对照;全氮、全磷和全钾不同施炭处理随着时间增加无显著差异。（4）施用生物炭对杉木不同林龄土壤速效磷、速效钾、水解性氮含量的影响随着施炭时间延长而不同。幼龄林水解性氮和速效钾在施炭3年内均高于对照,速效磷在竹炭处理下效果较稳定。中龄林、成熟林水解性氮、速效磷和速效钾在施炭后第1年,均有不同程度的提高,以水解性氮提高幅度最大。施炭后第2年,速效养分均有不同程度的下降,其中有效磷下降幅度较大。在施炭后第3年,速效养分变化较小,总体与对照无显著差异。施炭后第3年,杉木幼龄林竹炭处理土壤铵态氮显著高于对照;中龄林、成熟林木炭处理土壤铵态氮低于对照,但差异不显著。硝态氮在酸性土壤中含量较低,施炭处理与对照相比总体无显著差异。（5）施用生物炭后3年,通过16S rDNA建库和高通量测序技术,在不同发育阶段杉木人工林土壤中共检测出细菌门40个,纲103个,目156个,科193个,属302个,种154个。细菌多样性指数在幼龄林、中龄林、成熟林排序分别为:竹炭处理＞对照＞木炭处理、竹炭处理＞木炭处理＞对照、对照＞木炭处理＞竹炭处理。酸杆菌门和变形菌门是土壤细菌中最大的两大菌门,占细菌总数量的70%以上,酸杆菌门与变形菌门为极显著的负相关;其中酸杆菌门在幼龄林、中龄林和成熟林的丰度分别为37.7%、42.94%和43.27%。在幼龄林中,两种施炭处理酸杆菌门丰度高于对照;在成熟林中,两种施炭处理低于对照。（6）施用生物炭后3年内不同发育阶段杉木人工林树高、胸径和单材积量的增长量总体高于对照,但差异未达显著水平。幼龄林、中龄林及成熟林不同处理按胸径增长量排序均为:木炭处理＞竹炭处理＞对照;按树高增长量排序分别为:竹炭处理＞木炭处理＞对照,木炭处理=竹炭处理＞对照,木炭处理＞对照＞竹炭处理;按材积增长速度分别排序为:竹炭处理＞木炭处理＞对照,木炭处理＞竹炭处理＞对照,竹炭处理＞木炭处理＞对照。（7）利用主成分分析方法对土壤肥力指标进行综合分析,共得到7个主成分,累计贡献率超过97%,其中第一主成分贡献率为22.30%,第二主成分贡献率为16.34%。通过土壤主成分得分系数可知:施用生物炭对杉木幼龄林和中龄林土壤有较好的改良效果,对杉木成熟林土壤的改良效果不明显,竹炭的土壤改良效果优于木炭。