北方高寒地区春季干旱灾害频发,在该地区受水资源的约束及季节性冻融作用的影响,对作物产量造成极大损失。因此越来越追求使用土壤改良剂来提高土壤性能。其中,生物炭作为一种改变土壤物理性状的改良剂而受到广泛关注。迄今为止,关于生物炭在季节性冻土区对土壤改良的认识较少。此外,生物炭的不同施加时期对土壤物理性质的影响是否不同还不清楚。因此,探究不同时期施加生物炭对季节性冻土区土壤结构及水分特性的影响对提高农业水土资源高效利用,确保粮食安全生产具有十分重要的意义。本文立足于中国主要粮食产区的松嫩平原,在野外田间条件下设置了三种生物炭施加模式（A区:冻结前期施加、B区:融化中期施加及C区:冻结前期与融化中期均施加一半含量的生物炭）、4个生物炭施加量（3、6、9和12 kg·m-²）,分别探究对土壤结构、结构稳定性和土壤水分特性的影响,最终探索一种高效合理地施用模式,使其对土壤物理特性有最佳的改良效果。主要研究内容及结论如下:（1）生物炭施加在冻融前后对土壤物理特性的分析。在季节性冻融与生物炭施加双重作用影响下促进了土壤微孔径（≥0.3-5μm）与土壤空隙（>100μm）所占比例的增加,随施炭量的增加使不同土层极微孔径（<0.3μm）所占比例降低,并且土壤总孔隙度（TP）显著增加。土壤在融化期的持水量比冻结期高,与未经处理的土壤相比储水能力显著增强;生物炭施加冻融前后明显改变土壤水分特征参数,尽管越高的施炭量增加了不同土层的植物可用含水量（PAWC）,但并没有改善土壤水气不平衡的状况,由相对田间持水量（RFC）发现过度施加生物炭会破坏土壤的理化性质;而在冻融期发现当施炭量为6 kg·m-²时使土壤液态含水率的变化幅度最低,提高了土壤水分的稳定储存。同样,生物炭增加了同一处理在冻融前后的土壤导水性,但随施炭量的增加使饱和导水率(K_sat)逐渐降低。（2）不同时期施加生物炭对土壤结构变化及结构稳定性分析。生物炭施用时期的选择和生物炭施加量对土壤结构有显著影响,但对土壤结构的稳定性没有显著差异。生物炭显著增加了土壤TP和直径>0.25 mm的团聚体含量,减小了土壤中粉黏粒部分（S+C）的含量;并且所有施炭处理均显著降低土壤极微孔径（<0.3μm）所占比例。与对照处理相比,所有9 kg·m-²的生物炭处理均体现出最佳的结构稳定性指标,而高生物炭施用量则导致土壤结构过于松散。从施用时期发现,C区对土壤结构的改良效果最好,这是由于施加生物炭并经历冻融作用是土壤结构改善的关键性因素,其次施用时长以及连续施用均有助于土壤结构的变化和稳定。（3）不同时期施加生物炭对土壤胀缩模式的差异。季节性冻融作用会抑制土壤在垂直方向的收缩变化,而生物炭的施加在冻融前后同时抑制了土壤在垂直方向和水平方向的收缩效果,当生物炭施加量为9 kg·m-²时抑制效果最为明显。但在不同时期施加生物炭对土壤收缩模式的差异中发现,施加量越低抑制效果越为显著,并且低施炭量也降低了土壤在失水收缩前后容重的变化幅度,这是由于生物炭在提高土壤孔隙的同时受自身结构的影响,使其不易在外力作用下减小自身孔隙所导致。相反,冻融作用促进了土壤发生膨胀现象,而生物炭的施加则降低土壤线性膨胀系数（COLE）,抑制的主要原因是由于生物炭的施加提高了土壤大孔径结构,因此缓解了土壤发生膨胀现象。（4）不同时期施加生物炭对土壤水分特性的影响。由于施加生物炭改善了土壤结构导致土壤孔隙内储水能力增强,同时生物炭自身孔隙的储存效果也间接提高土壤的保水性。发现当施加量为9 kg·m-²时得到了最佳田间持水量（FC=0.372 cm³·cm-³）,这有益于土壤水分的稳定储存;土壤PAWC从0.0638 cm³·cm-³增加到0.0927 cm³·cm-³-0.1767 cm³·cm-³,并发现这与土壤TP和大团聚体（LA）含量的增加有显著关系。然而,在三种施用模式的平均液态含水率发现,B区所有施炭处理并没有增加实地土壤中的含水率,认为只有合理的时期施加生物炭才可保持土壤水分的稳定供给。受土壤孔隙的影响导致生物炭施加提高了土壤导水性,但由于较小生物炭颗粒堵塞土壤孔隙导致低施炭处理降低了土壤导水性。综上所述,认为只有合理地施加生物炭才会对季节性冻融土壤有积极作用。并发现在冻结前期与融化中期均施加一半含量的生物炭应作为季节性冻土区最适宜的施炭时期,结合季节性冻融作用对土壤水分特性的影响,建议生物炭施加量应控制在6-9 kg·m-²之间,这有益于土壤保持最佳的结构状况及水分特性。本研究对了解生物炭在季节性冻土区的应用,并提高寒旱区农业水土资源利用和生态可持续发展具有一定的指导意义。