蔗区普遍的连作和宿根栽培方式以及长期过量或盲目的添加氮肥,导致甘蔗氮肥利用率低下,盈余活性氮的损失也造成一系列的生态环境问题。近年来,生物炭在农田土壤改良、氮素转化与利用调控等过程中发挥重要的应用潜力。另外,氨氧化作用作为土壤氮素转化的关键过程,在控制农田氮素损失和提高氮肥利用效率方面起着重要的作用,了解氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）在应对环境改变时的响应,可能有助于改善农业土壤氮肥管理策略。因此,本论文主要开展氮肥与生物炭对蔗田连作土壤中氮素转化关键生物过程的影响研究,以20年以上耕作年限的甘蔗连作土壤与我国蔗区主栽品种ROC22为研究对象,通过盆栽及田间试验,设置2个施氮水平(0和310.5 kg/hm²纯氮,记N_0¹)下添加不同生物炭量(7.5×10³².4×10⁴ kg/hm²,记B_1²),以各施氮量下不施生物炭为对照(记N_0¹B₀)。探讨氮肥与生物炭对土壤pH值、氮素形态转化、硝化势、氨氧化微生物丰度及其群落组成的影响,并对盆栽蔗苗苗期^伸长期生物学特性和田间甘蔗工艺成熟期产量性状进行了分析。结果表明:1)与单一生物炭N₀B₁或单一施氮N₁B₀处理相比,施氮和生物炭（N+B）处理在蔗苗生长及甘蔗产量性状方面具有更好的促生作用和增产效应。与N₁B₀处理相比,N₁B_1²处理分别提高蔗苗生物量10.82%、6.05%（P<0.05,P>0.05）,N₁B₁处理提高工艺成熟期甘蔗茎重18.52%（P>0.05）。与N₀B₀处理相比,N₀B₁处理对甘蔗苗期^成熟期生长均无显著影响（P>0.05）;N₁B₀处理显著促进甘蔗苗期^伸长期根、茎、叶以及伸长期^成熟期蔗茎生长（P<0.05）。2)土壤理化结果表明,无论是否施氮,生物炭处理均可以提高土壤pH值,盆栽和田间试验条件下供试土壤pH分别提高0.22⁰.51和0.02⁰.11个单位。氮肥或生物炭处理对可溶性氮及其组成影响显著（P<0.05）,但对根区土壤全氮TN含量影响不显著（P>0.05）。其中盆栽试验中,与N₁B₀处理相比,N₁B₁处理下土壤可溶性总氮TSN及硝态氮NO₃^--N含量显著降低（P<0.05）,而在N₁B₂处理下显著增加（P<0.05）。田间试验中,与N₀B₀处理相比,追肥1⁴周内,N₁B₀处理显著提高根区土壤TSN含量12.05¹4.92倍（P<0.01）,其中NH₄⁺-N及NO₃^--N占比各为96.32%⁷0.10%和2.71%²7.91%;追肥2³月后,根区土壤TSN含量仍高于对照1.81².95倍（P<0.05）,但NH₄⁺-N及NO₃^--N的占比转变为31.78%⁵6.63%和66.87%¹5.19%。另外,在8 d⁹6 d期间,与N₁B₀相比,N₁B₁处理对根区土壤TSN及NO₃^--N的累积量明显提高。3)硝化势结果表明,盆栽试验中,与N₁B₀处理相比,根区土壤硝化势水平在N₁B₁处理下显著降低（P<0.05）,而在N₁B₂处理下显著增加（P<0.05）,这说明施氮前提下,生物炭的不同添加比例有调节土壤硝化势的潜力。田间试验中,与N₁B₀处理相比,N+B处理降低施氮初期8 d²8 d的硝化势,而提高施氮中后期75 d⁹6 d的硝化势。这一削峰填谷的现象,是提高土壤有效态氮素保留和促进甘蔗生长的重要原因之一。盆栽及田间试验相关性结果均表明,在不施氮前提下土壤硝化势与NH₄⁺-N含量呈正相关（r=0.494,r=0.523,P>0.05,P<0.01）;而施氮前提下,土壤硝化势NP与TSN及NO₃^--N含量均呈显著正相关（P<0.05）。4)荧光定量PCR分析结果显示,不施氮前提下,根区土壤AOA丰度远远高于AOB丰度;而在施氮处理中,根区土壤AOB丰度显著提高的同时AOA丰度显著降低。Illumin Miseq高通量测序结果表明,蔗苗根区土壤中氨氧化细菌的优势群落主要是亚硝化螺菌属Nitrosospira,施氮处理显著降低其丰度的29.05%（P<0.05）。氨氧化古菌属水平的优势群落主要是Nitrososphaera,单一生物炭处理显著提高其丰度10.15¹3.46倍（P<0.01）。相关分析结果表明,土壤pH、可溶态有机碳及可溶态总氮可能是影响AOB和AOA群落组成的主要环境因子,与单一施氮N₁B₀处理相比,N+B处理AOB及AOA的丰度、群落组成及AOA/AOB生态位发生变化,这对土壤氮素损失过程可能产生重要的阻控效应。综合上述结果,甘蔗栽培过程中应适度施用氮肥,配施适量生物炭以改善根区土壤有效氮的供应水平,促进蔗田连作土壤氮素的定向转化与高效利用。