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目前,全球气候变化和粮食安全问题已成为全球关注的焦点,世界各国携手应对气候变化,共同推进绿色、低碳发展已成为当今世界的主流。农田生态系统作为温室气体的重要排放源,越来越受到各国政府和专家学者的重视。利用农作物秸秆和垃圾以及林业废料炭化制成的生物质炭在农业上的应用已得到国际的认可,可以作为提高土壤质量、保证粮食产量以及应对气候变化的一项重要技术。本研究以山东棕壤为研究对象,在田间设置0、20、40t·hm-2生物质炭(分别用C0、C20、C40表示)和炭基肥处理(CBF),研究生物质炭及炭基肥的施用对土壤理化性质、玉米产量以及温室气体排放的影响,试图为生物质炭的固炭减排效应、提高农田土壤肥力和秸秆资源的合理利用提供科学依据。研究结果如下：(1)施用生物质炭和炭基肥对土壤温室气体排放、增温潜势(GWP)和减排的效应强度(GHGI)的影响：与CO相比,C20、C40和CBF处理下土壤N20的排放总量在2011和2012年分别降低了42.88%、28.48%、27.23%和17.97%、20.28%、7.07%,而CO2和CH4排放量连续两年均无显著性差异。与CO相比,C20、C40处理下GWP(CH4+N2O)连续两年显著降低,分别降低了42.81%、27.53%和17.51%、19.42%,而CBF处理只在第一年显著低于常规处理,降低了27.18%。与C0相比,C20、C40、CBF处理下GHGI(CH4+N2O)连续两年显著降低,2011和2012年分别降低了45.46%、29.67%、36.96%和21.39%、24.02%、11.82%。综合连续两年试验结果,生物质炭对CH4和CO2的排放没有影响,而对于降低土壤N2O排放、GWP(CH4+N2O)、 GHGI(CH4+N2O)具有持续效应,且高用量下生物质炭(40t.hm-2)的持续效应连续两年间具有稳定性。(2)施用生物质炭和炭基肥对玉米植株性状和产量的影响：与C0相比,2011年C20、C40处理的增产效果不显著,而CBF处理的籽粒产量增加显著,增幅达10.12%；2012年C40、CBF处理下玉米籽粒产量显著高于对照处理,C20、C40、CBF处理的籽粒产量较CO分别提高了5.55%、6.14%、7.50%。综合两年间产量结果可知,施用生物质炭及炭基肥对稳定和提高玉米产量具有持续效应。2012年施用生物质炭处理下玉米的增产效果高于2011年,而施用炭基肥处理下的产量和氮肥利用连续两年显著高于对照,其对作物增产和提高氮肥利用效率的效果优于生物质炭。(3)施用生物质炭和炭基肥对土壤理化性质的的影响：2011年,与CO相比,C20、C40处理下,土壤有机碳和全氮分别显著增加了34.79%、44.93%和4.88%、12.20%,；C20处理的土壤容积含水量提高了10.26%-44.15%,C40处理下土壤容积含水量提高了27.72～89.30%,CBF处理的土壤容积含水量提高了0.58%～10%。2012年,不同处理土壤的容重、pH、有机碳(SOC)、全氮的变化趋势基本与第一年保持一致,与对照相比,在C20、C40处理下,土壤有机碳和全氮分别显著增加了27.09%、38.85%和9.20%、13.79%；2012年,与C0相比,C20处理的土壤含水量在大口期显著增加,增加36%,在其他生育时期内增幅在7%～20%之间；C40处理的土壤含水量除了乳熟期外,其余生育期的土壤含水量均显著性增加,增幅在10%～44%之间,而CBF处理与CO没有显著性差异。综合连续两年的数据来看,生物质炭在提高土壤有机碳、全氮、pH,降低土壤容重和提高土壤保水性的效应具有稳定持续性,而炭基肥处理下与对照相比无显著性差异。