牡丹江烟区作为我国重要的烤烟种植区域,同时也是东北最典型的烤烟种植区域之一。为探索生物质炭对该地区植烟土壤理化指标、烟株大田农艺性状、烤烟叶片光合特性、根系发育指标等影响机理,实现该地区植烟土壤改良、烟株大田生长发育良好、叶片成熟充分、烤后烟产质量好的目的,本研究在2015年-2016年通过大田实验,即合理调整生物质炭的施用量与是施用方法,来实现以上目的。取得的主要结论如下:1.生物质炭对烤烟种植土壤理化性质的影响结果表明:(1)土壤微生物量:在各个试验处理中,细菌数量的变化规律为:随着生物质炭施入量的增加,呈先增加后降低的规律,其中表现较为突出的为T4(生物质炭1200kg/hm~2)、T5(生物质炭1800 kg/hm~2)处理,且与其余处理相比表现出了明显的优势;放线菌的数目随生物质炭施入量的增加而呈先增加后降低的趋势,且各个生物质炭的处理放线菌的数量均高于空白对照(T1);土壤真菌的数量变化规律和放线菌的保持一致。以上结果说明生物质炭能够有效提高土壤中微生物的数量,而不同生物质炭对施用量对土壤微生物的影响不同。(2)土壤容重:在生物质炭的各个处理中,其土壤容重是随生物质炭的施入量增大而呈降低的趋势,且随烟株生育期的推移,该规律逐渐明显,降低效果也随生育期的推移而逐渐增加生物质炭的各个处理土壤容重要比对照低,其中生物质炭对该指标降低比较明显的为T6处理。(3)土壤C/N:土壤C/N随生物质炭的施入量的增大而呈先升高后降低的趋势,在大田生长的不同生育期,土壤C/N在各个处理中表现的优势规律不统一。(4)土壤矿质元素:各个生物质炭处理间在烤烟不同生育期土壤矿质元素变化无明显规律,但T3、T4处理对土壤矿质元素含量的提高作用比较明显。(5)土壤pH:生物质炭对土壤中pH的变化影响较大,随着生物质炭施入量的增加,土壤p H的变化规律为随生物质炭施入量的增加而增加。(6)土壤速效氮、磷、钾:生物质炭对土壤速效氮的影响不是很大,而各生物质炭处理间速效氮变化规律为:土壤碱解氮随着生物质炭施入量的增加,呈先增后降的趋势;土壤中有效N、P变化规律和速效氮保持一致。在烟株生长的各个时期中,T4、T5处理的速效氮、磷、钾含量相对较高。2.生物质炭烟株生长发育的影响结果表明:(1)根系活力:在各个处理中,根系活力的变化趋势为随着生物质炭施入量的增大而呈先增加后降低的趋势,其中根系活力表现最突出的为T5处理。(2)农艺性状:在各个试验处理中,团棵期各个处理间差异较明显,而到旺长期,烟株的农艺性状表现规律性不强,其中烟株在团棵期其大田农艺性状表现较好的为T2处理。叶面积指数在烤烟生长发育的不同生育期规律不同,其中在团棵期随着生物质炭施入量的加大叶面积指数呈升高的趋势,旺长期为降低的趋势,成熟期为先增加后减的趋势。烤烟叶片中的叶绿素含量随着其生育期的推移,而呈现先增后减的趋势,而在旺长期叶绿素值最高,成熟期叶绿素值最低。其中旺长期以前,叶片中叶绿素含量随生物质炭施入量的增加而随之增加,到旺长后期和整个成熟期,则随着生物质炭施入量增加而呈先增后减的趋势。(3)叶片光合特性:这两个指标的变化规律和根系活力的变化规律基本保持一致。(4)烟株大田生长发病指数:生物质炭对烟株的普通花叶病和白星病的有明显的防治作用,而对烟株其他病害作用不明显。3.生物质炭对烘烤后烟叶品质的影响结果表明:(1)物理特性:各个处理间烘烤后烟叶的物理特性无明显规律性,而T2处理(常规肥料)叶长、叶宽相对较大、T4的拉力、填充值相对较好,说明常规肥料对烟叶的长和宽促进作用比较明显,而生物质炭对烟叶的内在质量提高作用较大,进而提高了部分物理性状指标。(2)中性致香成分:各个处理间中性至香成分变化规律不明显,其中T4、T6处理烤后烟的中性致香成分的总量相对较大,并表现处理明显的优势,香气成分总量相对较大,说明该处理香气量足,烟叶内含物积累较多,成熟度好。该研究采用烟田碳氮调节技术理论,改变牡丹江烟区传统改良土壤的方法,开发了适宜牡丹江植烟土壤保育的高碳基土壤修复肥产品,通过减氮增炭的方式改善根际微生物适宜生长条件取得了显著的效果,实现了牡丹江植烟土壤固碳培肥与烟叶质量提升的协同效应。2016年被黑龙江省烟草公司确定为重点技术示范项目,累计示范推广面积达3000亩以上。