该研究选用郑单958为供试玉米品种,玉米秸秆炭为材料,采用大田试验与室内试验相结合的方法,设5个施炭处理:0kg/hm~2(CK)、1250kg/hm~2(X1)、2500kg/hm~2(X2)、3750kg/hm~2(X3)、5000kg/hm~2(X4)。通过对土壤氮素含量、玉米形态指标、生理指标、氮代谢相关酶活性及玉米产量和品质等的测定,研究分析了生物炭对氮素吸附-解吸作用提高玉米氮素利用率、玉米产量及玉米生长发育和土壤理化性质的影响,主要研究结果如下:1.适量生物炭与复合肥混施可有效提高玉米产量,改善玉米穗部性状,其中X2(添加生物炭2500 kg/hm~2)处理产量最高,为13162.63 kg/hm~2,比CK增产13.60%,差异达显著水平。X2(添加生物炭2500kg/hm~2)、X3(添加生物炭3750kg/hm~2)处理穗长比对照显著增长。X3(添加生物炭3750kg/hm~2)处理行粒数显著增多。2.正常施肥配施生物炭,有效改善土壤理化性质。施生物炭降低土壤容重,且与生物炭添加量呈正相关,生物炭对不同深度土层土壤容重作用效果存在差异,0-10cm和10-20cm土层土壤容重下降幅度显著高于20-30cm;添加生物炭提升了土壤含水量,且高添加量生物炭处理效果较明显,生物炭对提高表层土壤含水量的效果显著高于深层土壤;生物炭施加量与土壤阳离子交换量呈正相关关系,施炭处理阳离子交换量比对照增长8.53-26.70%,差异达显著水平。3.生物炭显著影响耕层土壤对氮素的吸附-解吸作用,促进玉米前期干物质积累,有效提高玉米氮素利用率和氮肥农学效率。添加生物炭增强土壤对全氮的吸持能力,X2(添加生物炭2500kg/hm~2)处理全氮吸附-解吸量处于较高水平;土壤中碱解氮残留量在整个生育期内总体上呈下降趋势,抽雄吐丝期时,土壤中碱解氮含量表现为X2处理最高,为123.3mg/kg,显著高于其它处理;各施炭处理淋失液中硝态氮含量小于对照,X2处理对硝态氮的吸附效果最优;X3(添加生物炭3750kg/hm~2)处理铵态氮淋失量始终维持在较低水平,该添加量生物炭可有效吸附土壤的铵态氮;各处理解吸的硝态氮和铵态氮含量总体上均大于对照;X4(添加生物炭5000kg/hm~2)和X3处理与对照相比硝态氮解吸量分别提高13.45%和10.72%;X2和X3处理铵态氮解吸量分别比对照提高48.95%和61.98%。X3(添加生物炭3750kg/hm~2)处理促进玉米生育前期干物质积累,添加高量生物炭对玉米生育后期干物质增长具有抑制作用。X3处理氮素利用率和氮肥农学效率均高于其它施炭处理,且与对照相比差异较显著,各施炭处理籽粒产量需氮量未达显著差异。4.在玉米生育后期,X3(添加生物炭3750kg/hm~2)、X4(添加生物炭5000kg/hm~2)处理可有效提高叶片硝酸还原酶活性;X2(添加生物炭2500kg/hm~2)处理在玉米整个生育期内,叶片中谷氨酰胺合成酶活性均处于较高水平。添加生物炭对玉米前期根系伤流强度未有明显的影响,当到达生育中期后,生物炭对根系伤流强度的促进作用明显提升,整个生育期内X3处理的根系伤流强度维持在较高水平。在正常施肥条件下添加生物炭可以有效减缓玉米生育后期SPAD值的下降速度,当生物炭添加量过高时,玉米生育前期SPAD值保持在较低的变化水平。配施生物炭可对玉米叶面积指数具有显著的作用效果,生物炭添加量较高时作用效果较明显。生物炭对玉米生育前期株高有一定的抑制作用,随着生育期的推进这种抑制作用逐渐消失。施用生物炭能显著改善玉米叶片光合性能参数,降低气孔限制值,增加气孔通透性,加快蒸腾速率和净光合速率。