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本研究以山西省太谷县石灰性褐土为研究对象,以玉米品种太玉339为供试作物,设置CK(对照)、N(单施氮肥)、NBL(氮肥+5t·hm-2生物质炭)、NBH(氮肥+10t·hm-2生物质炭)四个处理,利用盆栽培养试验研究施用生物质炭后土壤理化性质以及玉米生长发育的变化特征,并且采用室内培养试验研究生物质炭与氮肥配施后石灰性褐土 N2O、CO2和CH4气体排放规律,探究玉米地合适的生物质炭添加量,为今后生物质炭在石灰性褐土上的应用提供理论参考。本试验主要研究结果如下:(1)与单施氮肥相比,生物质炭与氮肥配施处理提高了土壤水分含量和土壤温度,但作用不显著。总体来看,生育期内生物质炭对土壤pH值影响也不显著。(2)在四个生育期,生物质炭与氮肥配施处理的土壤有机碳、碱解氮、有效磷和速效钾均高于对照,并随着生物质炭用量的增加而增加。在四个生育期,生物质炭与氮肥配施处理提高了土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,但5 t·hm-2和10 t·hm-2生物质炭分别与氮肥配施处理差异不显著。苗期-抽穗期,生物质炭与氮肥配施处理使过氧化氢酶活性有不同程度地提高,但影响不显著。在成熟期,生物质炭显著提高了土壤过氧化氩酶活性。(3)在玉米苗期,生物质炭与氮肥配施处理对玉米茎粗、最大叶面积、茎叶干重和根干重影响不显著,拔节期-成熟期,生物质炭与氮肥配施处理显著提高了玉米茎粗、最大叶面积、茎叶干重和根干重,5 t·hm-2和10 t·hm-2生物质炭分别与氮肥配施处理差异不显著。苗期-拔节期,10 t·hm-2生物质炭与氮肥配施处理显著促进玉米株高的增长,而抽穗期-成熟期,5 t·hm-2生物质炭与氮肥配施处理的作用显著。在生育期内,玉米植株地上部氮、磷、钾含量总体上表现为随着生物质炭用量的增加而增加。(4)试验培养期内,N20和CO2累积排放量随着生物质炭用量的增加而降低。与单施氮肥处理相比,生物质炭和氮肥配施处理能够降低N20和CO2的排放量,N2O的累积排放量降低6.94%~15.47%,CO2累积排放量降低6.93%~17.69%,但仍显著高于CK处理。试验培养期内,四个处理CH4排放量变化没有明显规律。综上所述,生物质炭与氮肥配施对增加石灰性褐土土壤养分含量和抑制土壤温室气体排放有一定的作用,同时对玉米的生长发育有促进作用。因此,生物质炭在改善旱地玉米田的土壤性质、促进玉米生长及农业可持续发展有着重要意义。