自1990年《联合国气候变化框架公约》公布以来，温室气体排放引起气候变化和全球变暖这一议题已受到越来越多的关注。而农田则是CH4和N2O主要排放源之一。近年来，生物质炭因其特殊的稳定性、高含碳量以及吸附性等特性，而在农田温室气体减排方面受到广泛的关注。目前有关生物质炭添加对农田温室气体排放的影响已有大量的研究，研究结果表明农田生物质炭添加具有固碳减排的作用。但这些大多集中在我国北方和东南沿海地区，而对亚热带红壤区的研究还比较少。在本研究中，首先通过室内恒温培养试验，研究了生物质炭添加对亚热带地区两种水稻土和旱地土温室气体排放的影响;然后以我国亚热带地区双季稻田生态系统为研究对象，采用田间小区试验研究了生物质炭添加对稻田土壤化学性质、水稻产量、土壤异养呼吸(Rh)、CH4和N2O排放以及温室气体净排放(包括净全球增温潜势(NGWP)、温室气体净排放(NGHGE)和温室气体排放强度(GHGI))的影响;同时，又对2012-2013年休闲季和2013年晚稻季进行了生物质炭添加对稻田温室气体排放影响的分子生物学机理进行了初步的探索，以期为深入探讨生物质炭添加对亚热带地区农田（尤其是水稻田）温室气体排放的影响及机理提供有力的依据，同时也为亚热带地区生物质能源利用及温室气体减排提供重要的理论和实践基础。主要的研究结果如下：　　⑴生物质炭添加到两种水稻土中(花岗岩母质发育的水稻土(S1)和第四纪红壤母质发育的水稻土(S2))，每种土设置三个生物质炭添加量，分别为相当于土重的0％、1％和2％生物质炭（分别用CK、LC和HC代表）。在培养的0-20 d，由于生物质炭本身含有一些可溶性有机及无机C的影响，均增加了土壤CO2的排放。但经过180 d的培养，与对照相比，生物质炭促进了S1的CO2排放，而显著降低了S2的CO2排放(p＜0.05);生物质炭添加均降低了两种水稻土的CH4排放(p＜0.05)，与对照相比，降幅分别为19.8-28.2％和31.7-37.1％，且CH4排放随着生物质炭添加量的增加而降低;在培养0-2 d，当土壤还未完全处于厌氧状态时，生物质炭添加较对照促进了N2O的排放，之后各处理的N2O排放均较低，因此，与对照相比，生物质炭添加增加了两种水稻土N2O的排放(p＜0.05)。从CH4和N2O的全球净增温潜势来看，与对照相比，生物质炭添加显著增加了两种水稻土的净增温潜势(p＜0.05)，这主要是归因于对N2O的增排作用，但是，这种增排效果主要发生在生物质炭添加的初期，其长期的作用效果还需要进一步的研究。　　⑵通过对第四纪红壤母质发育的旱地土进行生物质炭添加（添加量包括土重的0％、0.5％、1％、2％和2.5％，分别用CK、BC0.5、BC1、BC2和BC2.5代表），培养60天研究结果表明，在培养的0-7 d，由于生物质炭本身含有的可溶性C的分解，使得生物质炭添加较对照促进了旱地土CO2的排放，且CO2排放随着添加量的增加而增加，而在培养后期，与对照相比，生物质炭添加降低了CO2的排放，尤其是BC0.5处理，说明生物质炭添加可能抑制了土壤原有机质的分解;同样，生物质炭添加前一周内，由于其本身含有大量的营养元素及可溶性有机碳，可为CH4产生提供营养和底物，因此，与对照相比，生物质炭添加促进了旱地土壤CH4的排放，但后期生物质炭与对照处理差异不明显。从整个培养期间来看，与对照相比，生物质炭添加促进了CH4排放;生物质炭添加增加了土壤N2O的排放。与CO2排放相反，在生物质炭添加的前一周内，与对照相比，生物质炭添加抑制了N2O的排放，而之后则促进了N2O的排放。生物质炭添加可能促进了土壤硝化作用的进行，尤其是促进了硝化过程中N2O产生。但其机理还需要进一步的研究。N2O排放在CH4和N2O的全球净增温潜势(NGWP)中占主要作用（约占97％以上）。与对照相比，各生物质炭处理均显著增加了旱地土CH4和N2O的NGWP(p＜0.05)，增加量约为20.5％-59.4％。　　⑶通过对2012-2013年休闲季和2013年晚稻季参与CH4排放和反硝化作用的主要功能基因进行T-RFLP-PCR和Q-PCR分析，结果发现，与对照相比，生物质炭添加均显著降低了两个水稻季的产甲烷菌的功能基因（mcrA）的丰度(p＜0.05)，生物质炭添加较对照显著增加了休闲季甲烷氧化菌功能基因(pmoA)的丰度(p＜0.05)，但却显著降低了晚稻季pmoA基因丰度(p＜0.05)。生物质炭添加显著改变了mcrA和甲烷氧化菌功能基因(pmoA)的群落结构组成，生物质炭添加在不同的稻季对CH4的减排机制不同:休闲季主要归因于pmoA丰度的增加，而晚稻季则主要归因于mcrA丰度的降低;生物质炭添加同时也影响了两个稻季参与反硝化作用的硝酸还原酶基因(narG)、亚硝酸还原酶基因(nirK)和N2O还原酶基因(nosZ)的群落结构组成，并较对照显著增加了休闲季narG和nosZ基因的丰度及晚稻季nosZ基因的丰度(p＜0.05)。　　⑷在2011年晚稻季、2012-2013年的水稻季和休闲季，通过在双季稻田间小区添加不同量生物质炭（2011年晚稻季添加生物质炭量为0、7.5和22.5 t ha-1，分别用CK、LC和HC代表;2012年早稻季添加生物质炭量为0、24和48t ha-1，分别用CK、LC和HC代表）来研究生物质炭添加对间歇灌溉的双季稻田温室气体排放的影响。在每个处理中，Rh、CH4和N2O排放通量采用静态暗箱-气相色谱法监测。同时，对与温室气体排放有关的土壤化学性质进行监测。研究表明，生物质炭添加，对水稻产量有一定的增加作用，但效果不明显;生物质炭添加初期（即2012年早稻季），与对照相比，显著增加了土壤异养呼吸速率(p＜0.05)，增加量大约为40％，这可能是由于土生物质炭本身含有的可溶性C的分解，但之后这种增排作用逐渐消失，甚至在2012-2013年的休闲季LC处理的Rh累积排放量较对照还出现减排的效果，且减排量高达88.7％，说明生物质炭没有促进土壤原有机质的分解;生物质炭添加降低了各稻季CH4的排放(p＜0.05)，降幅达35.9-80.9％，这与产甲烷菌（mcrA）和甲烷氧化菌(pmoA)的丰度和群落结构改变有关，同时也可能与生物质炭添加促进土壤pH值增加有关;生物质炭添加初期（即在2011年晚稻季、2012年的早稻季和晚稻季），与对照相比，促进了N2O的排放作用，增排量高达80.1％-618.8％，这可能是由生物质炭本身含有的可溶性C和N引起的，但随着时间的推移，生物质炭的这种促进作用逐渐消失。从综合的温室气体净排放来看，与对照相比，生物质炭处理两年的温室气体净增温潜势(NGWP)、温室气体净排放(NGHGE)和温室气体排放强度(GHGI)分别显著降低了37.9％-40.7％、124.6％-202.5％和123.5％-202.6％(p＜0.05)。因此，在亚热带双季稻田，生物质炭添加是一种有效的固碳减排措施。