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生物炭是生物质材料在无氧环境中经高温热解形成的固体产物,是一种化学性质稳定的土壤改良剂。为进一步探明生物炭对冬小麦和麦田土壤碳氮含量的影响,本研究以关中地区冬小麦为对象,通过设置不同生物炭施用量0t/ha(对照)、1t/ha、5t/ha和10t/ha,测定冬小麦的生长指标、氮素和非结构性碳水化合物、以及小麦籽粒品质;麦田土壤氮素和碳素含量及氮代谢微生物群落丰度;探索生物炭对冬小麦-土壤碳氮含量及小麦籽粒品质的影响。为提高小麦品质,改善土壤环境以及生物炭在农业生产中的推广提供理论依据。本研究得出以下结论:(1)生物炭能够提高小麦拔节期和开花期的叶片SPAD值,促进叶片光合作用;生物炭能够提高苗期和越冬期的小麦地上部干物质重和分蘖数,促进小麦的前期生长,但对叶面积指数没有显著影响。生物炭对冬小麦产量的影响表现为虽能提高小麦产量和收获指数和产量构成因素,但并不存在统计学上的差异。(2)添加生物炭1t/ha和5t/ha显著提高了花前营养器官的氮素转运量,施用1t/ha的生物炭有助于提高小麦籽粒氮素的积累,有利于小麦籽粒品质的形成,而施用生物炭10t/ha则显著降低了小麦籽粒中氮素的含量。生物炭对小麦植株非结构性碳水化合物含量的提高有积极作用,在施用10t/ha生物炭的条件下,显著提高了小麦穗部非结构性碳水化合物含量,进一步提高了小麦籽粒的碳含量水平。施用生物炭1t/ha和10t/ha小麦籽粒的沉降指数、面筋湿基和形成时间得到显著提高,从而提高了面团的耐揉性和面筋强度。生物炭施用量为1t/ha时,显著提高小麦植株中球蛋白、谷蛋白和粗蛋白的含量。生物炭能提高小麦籽粒直链淀粉含量。综合小麦籽粒氮素含量,籽粒非结构性碳水化合物含量和品质指标发现,施用生物炭1t/ha、5t/ha和10t/ha四年后与对照相比,施用生物炭1t/ha能显著提高小麦籽粒的营养品质和加工品质。(3)添加生物炭1t/ha、5t/ha四年后对土壤氮素(硝铵态氮、全氮、碱解氮)和碳素(有机碳)的提高不再明显,而当施用量提高到10t/ha能显著提高土壤的硝铵态氮、全氮和有机碳。添加10t/ha生物炭施用量能够显著提高小麦拔节期和开花期下的土壤amoA基因型氨氧化菌群落丰度,有利于促进土壤铵态氮的硝化反应。生物炭处理下,土壤nirS基因型反硝化细菌群落丰度显著提高,说明其土壤氮代谢旺盛。amoA基因型氨氧化菌与土壤有机碳呈显著相关性;而nirS基因型反硝化细菌与土壤全氮、铵态氮和有机碳含量呈显著负相关。