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生物炭是生物质在完全或部分缺氧条件下高温裂解形成的固态产物。本论文主要以稻壳(D)和棉秆(M)这两种来源的生物炭为研究对象,通过设置生物炭施用量[0 kg/hm~2(CK)、5000 kg/hm~2(C1)、15000 kg/hm~2(C2)、25000 kg/hm~2(C3)、35000 kg/hm~2(C4)、45000 kg/hm~2(C5)],来研究生物炭对夏玉米-冬小麦复种体系下的植物生长、产量,以及土壤理化性质和微生物组成和结构的影响,并确定这两种生物炭在本地的最适施用量,为生物炭在农业领域的应用提供基础理论依据。本研究的主要结果如下:(1)生物炭对夏玉米生长及生理指标的影响稻壳(D)施加处理,DC1处理效果最佳。与对照相比,施加DC1第一年(2017),夏玉米生长后期的叶面积指数显著提高了16.81%(P<0.05),生长前期的叶片净光合速率提高了14%,生长后期叶片净光合速率提高了31.31%;施用DC1第二年(2018年),夏玉米生长中期的叶面积指数提高了20.14%(8月10日)和23.45%(P<0.05)、叶片叶绿素含量提高了32%,类胡萝卜素含量显著提高了28.57%,叶片的净光合速率显著提高了29.00%(P<0.05)。棉秆(M)施加处理,第一年(2017年)MC4处理效果最好,与对照相比,夏玉米生长中期的叶面积指数显著提高了14.48%(P<0.05),生长后期的叶片类胡萝卜素含量显著提高了42.55%(P<0.05),生长中后期的叶片净光合速率分别提高了36.40%和46.08%;第二年(2018年),MC3处理的效果最好,夏玉米生长中期的叶面积指数显著提高了36.19%(P<0.05),生长前期和中期的叶片净光合速率分别提高了18.90%和22.60%(P<0.05)。(2)生物炭对冬小麦生长及生理指标的影响稻壳(D)施加处理,DC1处理和DC3处理效果较好,与对照相比,DC1处理使生长后期冬小麦的叶绿素含量显著提高了10.09%(P<0.05),DC3使生长后期冬小麦的净光合速率显著提高了73.81%(P<0.05)。棉秆(M)施加处理,MC3处理效果最佳,与对照相比,其显著提高冬小麦生长后期的叶片叶绿素和类胡萝卜素含量以及叶片净光合速率,同时MC3处理的冬小麦产量与对照组相比显著提高了29.66%(P<0.05)。(3)生物炭对土壤理化性质的影响施用稻壳生物炭和棉秆生物炭对不同深度耕层土壤的紧实度均有显著影响,施用稻壳生物炭对耕层土壤的pH值无显著影响,而不同施用量的棉秆生物炭均可显著提高耕层土壤的pH值,施用稻壳生物炭和棉秆生物炭对耕层土壤的电导率以及土壤肥力相关指标(有效磷、全氮、全磷和全钾)均无显著影响。与对照相比,MC5处理的棉秆生物炭可显著提高土壤的速效钾含量。(4)生物炭对土壤微生物组成和结构的影响与对照相比,生物炭施加增加了土壤细菌丰度,且在门和OTU等分类水平上均改变了细菌群落组成结构及多样性,其中酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度随着棉秆生物炭施用量的增加而呈现逐渐升高的趋势,且MC5组显著高于其余处理组。生物炭对真菌的影响无一致规律,子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度会随着稻壳和棉秆生物炭施用量的增加而呈现上升趋势,且MC5组显著高于MC2组;被孢霉门(Mortierellomycota)的相对丰度随着稻壳和棉秆生物炭施用量的增加呈下降趋势。