近年来,将农作物秸秆等生物质资源经低温炭化制成生物质炭日渐成为一种新的秸秆资源化利用途径。生物质炭施用于农田土壤中,既是一种土壤固碳减排的重要技术,同时还可以显著提高土壤肥力和作物生产力。秸秆炭化将农业废弃物资源化利用与土壤改良、全球固碳减排等环境问题联系起来,日益受到广泛关注。尽管生物质炭施用后可以改良土壤理化性质、提高作物生产力与减少温室气体排放,但这些研究结果大都基于短期的田间试验,而生物质炭施用后对土壤肥力、作物生产力和温室气体减排等影响长期效应的认识还不是很充分。本研究利用设置在成都平原稻麦轮作系统的田间试验,研究生物质炭一次性、大量施用后多年对作物产量和养分吸收、土壤理化性质及稻田生态系统温室气体排放的影响,分析探讨生物质炭农田效应的可持续性,以期为生物质炭在农业生产中的推广应用提供科学依据。田间试验于2010年布置,设生物质炭和氮肥施用两个因素。生物质炭施用量为0,20,40t·ha-1,氮肥为施用和不施用两个水平,共六个处理,每个处理三次重复。本研究观测了2014年水稻、2015年小麦和2015年水稻三个生长季作物产量、养分吸收、土壤性质及2014年稻田生态系统温室气体排放。在结合前期研究结果的基础上,探讨一次性、大量施用生物质炭多年对作物产量和养分吸收、土壤性质及稻田生态系统温室气体排放影响的持续效应。主要研究结果如下:(1)作物产量和养分吸收:一次性施用生物质炭多年对2014年水稻产量、秸秆和根系生物量无显著影响,但40 t·ha-1生物质炭配施氮肥显著增加了 2015年小麦产量和秸秆生物量;在不施氮肥处理下,施用40 t·ha-1生物质炭降低了 2015年水稻产量。作物各器官氮、磷和钾等养分吸收对生物质炭施用的响应在水稻和小麦间是不同的,生物质炭抑制了水稻茎叶对氮素吸收而对籽粒氮素吸收没有显著影响;生物质炭促进了 2014年水稻茎叶对磷素吸收的同时抑制了水稻籽粒对磷素的吸收,而对小麦茎叶和籽粒磷素吸收的影响与水稻完全相反;生物质炭增加了2014年水稻和2015年小麦各器官对钾的吸收,但降低了 2015年水稻茎叶和根系钾吸收量。(2)土壤理化性质:一次性施用生物质炭多年显著提高了2014年水稻、2015年小麦和2015年水稻土壤pH、有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量,显著降低了土壤容重。生物质炭对土壤微生物量碳、氮含量的影响与氮肥施用有关,在不施氮肥处理下,施用生物质炭对土壤微生物量碳、氮含量无显著影响;而在施氮肥处理下,施用生物质炭显著增加了土壤微生物量碳、氮含量。在相同的氮肥水平下,生物质炭对热水浸提有机碳含量无显著影响。(3)温室气体排放:无论施氮肥与否,一次性施用生物质炭多年对2014年稻田生态系统CH4、CO2、N2O、GWP(CH4+N2O)和GHGI均无显著影响。结论,在成都平原东部稻-麦轮作系统中,一次性、大量施用生物质炭多年作物产量变化受作物类型、氮肥施用和生物质炭施用年限的影响。生物质炭施用初期(2010-2011),水稻和小麦产量均无显著变化。在施用后期,氮肥配施情况下,生物质炭施用对水稻产量没有显著影响,但是显著增加了 2015年小麦产量和生物量。生物质炭施用能够持续增加土壤pH、提高有机碳、全氮、速效磷和速效钾等速效养分含量。生物质炭施用后前两个水稻季,显著降低了氧化亚氮排放和GWP,但施用后第5年温室气体减排效应消失。