生物质炭是秸秆生物质在完全或部分缺氧的情况下经热解炭化产生的一类高度芳香化难溶性固态物质。生物质炭农田应用对于减缓气候变化有重要意义,同时可解决我国农业可持续发展的中氮素利用率低,温室气体排放量大等农田环境问题。本研究选择我国主要水稻种植区江西进贤、湖南长沙两试验点,通过在早稻田中施用小麦秸秆生物质炭,对土壤的理化性状、早、晚稻产量、晚稻氮素利用率及温室气体排放等方面的影响进行了研究。主要试验方案为：大田试验时间为2010年4月底早稻移栽至2010年11月上旬晚稻收获,在江西省进贤县红壤研究所及湖南省长沙市干杉镇实施,试验设置六个处理：对照处理(CON0)、单施生物质炭20t·hm-2处理(C1N0)、单施生物质炭40t·hm-2处理(C2N0)、单施氮肥处理(CON1)、生物质炭20t·hm-2+氮肥处理(C1N1)、生物质炭40t·hm-2+氮肥处理(C2N1)。早稻氮肥施用量：进贤与长沙各150kg·hm-2(全氮)；晚稻：进贤300kg·hm-2(全氮),长沙240kg·hm-2(全氮)。其他肥料及水分管理措施与当地大田管理相同。主要研究结果如下：(1)施用生物质炭可改善土壤理化性状。土壤有机碳随生物质炭施用量的增加显著提高,用量为40t·hm-2时经两季水稻种植收获后有机碳含量增长均仍达50%以上；施用生物质炭可提高酸性或弱酸性土壤pH,在酸性更强的土壤上提高幅度更大,同时可显著降低土壤容重；生物质炭施用后改善土壤微生物生境,增加土壤微生物生物量,提高土壤酶活性。(2)生物质炭对水稻产量的影响因地因时而异。对早稻而言,施用生物质炭对两试验点产量均无显著影响；而对晚稻而言,与氮肥配施处理进贤试验点生物质炭施用量为20和40t·hm-2处理晚稻产量比无生物质炭对照提高5.18%和7.95%,长沙试验点3个处理间均无显著差异。(3)生物质炭施用可显著提高水稻氮肥利用效率,但因地域而异,与当地土壤的肥力状况相关。在20t.hm-2生物质炭施用量下,进贤试验点氮肥吸收利用率显著提高7.21个百分点,氮肥农学利用率提高35.97%；40t·hm-2水平下,长沙和进贤试验点水稻氮肥吸收利用率分别提高20.33和17.58个百分点,此时氮肥农学利用率在进贤试验点提高39.81%；(4)施用生物质炭显著影响土壤的温室气体排放。在晚稻整个生育期,无氮肥处理下生物质炭的施用显著增加两试验点土壤CH4的排放,但在用量为40t·hm-2水平下,长沙试验点增加缓慢,进贤试验点排放出现降低趋势；此时对N2O和C02的排放无影响。在氮肥存在情况下,施用生物质炭对进贤试验点CH4排放无影响,而在长沙试验点则随着用量的增加CH4排放量显著减少(减少幅度分别为70.57%和27.59%)；N2O排放量在两地均随生物质炭施用量的增加而降低,生物质炭用量为20t·hm-2和40t·hm-2下进贤试验点N2O分别降低46.28%和53.74%,长沙试验点分别降低27.40%和50.68%；而对CO2排放的影响不显著。(5)在两时间尺度上,生物质炭在当前农田管理(氮肥施用)的背景下施用会显著降低温室气体的GWP及单位产量的的综合温室效应(GHGI)。在20年时间尺度上进贤试验点GHGI降低幅度较小达到16.12～33.10%；长沙试验点GWP降低50.80%和38.60%,GHGI降低达50%左右。在20年时间尺度下,N20的全球增温潜势(GWP)占CH4的全球增温潜势(GWP)比例达21.55%-223.60%,100年时间尺度上比例甚至达到100%以上,因此稻田土壤N20排放不容忽视。以上表明生物质炭可作为一类新的改良剂来实现传统农业向低碳农业发展的转变,确保我国农业健康发展。同时施用生物质炭有增加土壤碳库储量,减少温室气体排放的效果.因此,稻田施用可作为在当前农田管理措施下的一项有发展前景的固碳减排措施。