我国设施蔬菜地土壤的面积已从1976年的333万公顷发展到2011年的2427万公顷,占我国农用地的14.5%。为了提高经济效益,向设施蔬菜地土壤中施入大量氮肥已成为蔬菜地土壤的特点之一。随着种植年限的增加,大量施氮肥已造成蔬菜地土壤硝态氮严重积累,由此引起土壤出现酸化、盐渍化、作物连作障碍、土传病害等土壤退化问题,最终导致作物减产乃至土壤的不可持续发展。N2O是土壤氮素循环的重要环节,主要来自于土壤硝化、反硝化作用。施加的氮肥及硝态氮在设施蔬菜地表层土壤中大量累积,为硝化、反硝化作用的发生提供了充足的底物。研究已发现,蔬菜地土壤N2O排放量显著高于其他农业土壤,是重要的N2O排放源之一。另外,为了修复退化蔬菜地土壤,近年发展起来的基于淹水并添加有机物料的“强还原修复法”可有效降低土壤硝态氮含量、消除土壤酸化和盐渍化,对连作障碍和土传病害也有很好修复效果。但强还原的修复环境也促进了土壤反硝化过程的发生,导致N2O大量排放。因此,采取有效措施减少退化设施蔬菜地土壤及其“强还原修复”过程中的N2O排放很有必要,研究结果有助于控制农业土壤N2O排放。生物碳具有孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强、高pH值和有机质含量较高等特点,在土壤中能稳定存在。近年来,很多研究表明添加生物碳能影响土壤硝化、反硝化作用,进而影响土壤N2O排放。目前,关于添加生物碳对N2O排放影响的研究结论还不一致,其机理也不完全清楚。因此,本论文以退化设施蔬菜地土壤为研究对象,设置添加和不添加生物碳处理,并设置CaO对照,测定不同处理下的土壤N2O排放通量及土壤反硝化功能微生物丰度(定量PCR法),研究添加生物碳对退化设施蔬菜地土壤及其“强还原修复”过程中N2O排放的减排效果,揭示添加生物碳影响土壤N2O排放的微生物机理。另外,我们还分别用添加生物炭或CaO进行强还原修复的蔬菜地土壤和未修复的退化土壤来种植番茄,比较修复和未修复土壤番茄种植阶段的N2O排放及番茄的生长情况。主要研究结果如下：(1)对安徽乌江、南京麒麟门两地典型的退化设施蔬菜地土壤的研究表明,添加5%生物碳2 mg g-1 CaO均显著降低了土壤N2O排放通量,且生物碳的减排能力更强。且添加生物碳和CaO能显著提高土壤pH同时也增强了土壤硝化势。(2)微域培养和温室盆栽实验结果均显示,在退化设施蔬菜地土壤修复过程中,添加3%量生物碳、1mg g-1量CaO可显著减少修复土壤N2O排放,减排幅度分别为40.70%和17.35%。可见,土壤pH值提升是N2O减排的重要原因之一,但添加生物碳的减排效果不仅是由土壤pH值提升导致的,还受其他因素的影响；进一步分析了土壤反硝化功能微生物丰度,发现添加生物碳显著影响了nirK、nirS、norB、nosZ功能基因的丰度,回归分析结果表明添加生物炭处理土壤中norB基因丰度的降低也是N20减排的重要原因之一。(3)对“强还原修复”后的蔬菜地土壤和未修复的退化土壤进行的温室盆栽实验结果显示,在番茄种植阶段,添加生物炭、CaO的修复土壤N2O排放通量显著高于未修复土壤,其原因是添加生物炭、CaO提高了土壤pH,促进了硝化和反硝化作用,从而刺激了N2O排放。与未修复土壤相比,添加生物碳、CaO提高了土壤有机碳、全氮含量,促进作物生长,显著增加了作物产量和地上部分生物量；作物种植收获后修复土壤氮的净硝化速率高于未修复土壤,且添加生物碳、CaO处理土壤氮的净硝化速率高于仅修复土壤。虽然作物生长阶段添加生物炭处理土壤N2O排放较高,但综合考虑强还原修复阶段和作物种植阶段,添加生物碳处理还是能够减少39%的N2O排放。