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本论文通过研究生物炭和氮肥配施对内蒙古东西部地区表层土壤理化性质及春玉米产量和氮效率的影响,阐明改良土壤条件获得春玉米持续稳定高产高效的生理机制。主要研究结果如下:1.通过2年大田试验表明,与单独施入生物炭和氮肥相比,炭氮配施更大程度地改善了表层土壤的结构性和持水性,通过优化土壤水、热、气条件,使0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm土层土壤与理想土壤三相比偏离值R分别降低了28.16%、37.30%和19.50%。同时,炭氮配施提高了土壤碳、氮储量,促进了各层土壤微生物数量、微生物商和土壤酶活性。炭氮配施通过改良土壤条件,促进春玉米干物质和氮素积累,最终使产量和氮效率协同提高。2.以内蒙古东西部2个试验点表层土壤为研究对象,设计不同用量生物炭与氮肥配施,结果表明,2种施氮量(N150和N300)配施适量生物炭(C8和C16)使土壤结构性最合理、持水性最大,0～10 cm和10～20 cm 土层的容重分别在1.26g/cm3和1.29g/cm3左右,孔隙度分别在52%和51%左右,土壤持水性最大。合理的炭氮配施通过优化土壤固相、液相和气相比例,使供试土壤更接近理想土壤结构,改善了土壤物理性质。3.随着生物炭和氮肥的施入量增加,各土层有机碳、全氮和碳氮比极显著增加(P<0.01),均以C24配施N150和N300处理为最大值。同时,高量施炭和各施氮量均可显著增加水溶性有机碳、碱解氮和无机氮(P<0.05),且对0～20 cm土层的促进作用大于20～40 cm土层。4.适量生物炭配施氮肥显著增加土壤微生物量和土壤酶活性。3个土层微生物量碳、微生物量氮、微生物商以及蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、总体酶活性均随炭氮施入量增加呈先增后减趋势,C8、C16和N150配施均维持了较高的生物活性。经过对土壤生物化学性质总体分析可知,土壤微生物量随土壤碳氮比的增加呈先增后减趋势,在碳氮比为12左右达到峰值。5.不同配比生物炭和氮肥主要通过提高花后干物质和氮素的积累来实现籽粒干物质和氮素含量协同提高,各处理中以N150配施不同量生物炭为最大值。炭氮配施均能够显著增产,而N150氮效率显著大于N300,C8和C16显著大于C24,综合产量和氮效率而言,适量炭(C8)氮(N150)配施对产量和氮效率协同提高的效果最好。通过产量与各层土壤结构性、碳氮含量和生物学性质的相关分析可知,炭氮配施主要通过调控0～20 cm土层土壤性质来获得春玉米的高产高效。