近年来,气候变化问题已成为全球关注的焦点,而农田土壤是温室气体重要的排放源。生物炭在改良农田土壤、减排农田温室气体上的作用也逐渐被国内外研究人士认可。本文将秸秆生物炭施加于土壤当中,并通过设置生物炭的不同用量,包括无肥对照C0(0kg/hm2)、常规肥处理 CK(0kg/hm2)和添加生物炭的 C1(3000kg/hm2)、C2(3000kg/hm2)、C3(5000kg/hm2)、C4(7000kg/hm2)处理,研究其对玉米田土壤性质、土壤C02、N20的排放通量和累积排放量、玉米的农艺性状及产量的影响,这将对农用固碳减排及东北地区粮食增产具有重大意义。试验于2016年在沈阳农业大学实验基地进行,研究结果表明:(1)施用生物炭对耕层土壤的肥力和养分有显著提高的作用,与播前土壤养分含量相比,收获后添加生物炭的耕层土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量均有所提高,其中只有碱解氮含量与播种前无显著差异。而有机质和速效磷含量均表现为随着生物炭量的增加而增加。(2)不同生物炭添加量的土壤C02的排放通量呈现先增加后减少的趋势。除C1外,各处理土壤CO2的排放通量均与土壤5cm处温度呈显著的正相关关系。在整个玉米生育期内,各处理的土壤C02累积排放量表现为:拔节-开花>开花-乳熟>出苗-拔节>蜡熟-完熟>乳熟-蜡熟>播种-出苗。(3)不同处理土壤C02的累积排放量的大小关系为C4>CK>C3>C2>C1>C0,与CK相比较,C4处理的土壤C02的累积排放量增加了 1.5%,而C2和C3处理分别减少了 9.9%和8.0%。说明在土壤中添加一定量的生物炭会在一定程度上抑制土壤呼吸的强度,从而抑制土壤中C02的排放,但若生物炭施用量过多,则会对排放起到促进作用。(4)在2016年玉米的全生育期内,土壤N20的排放通量主要是受氮肥施入的影响,在基肥和追肥后其显著增加并有明显的排放峰值出现。添加生物炭可以显著影响土壤N20的累积排放量,且随着生物炭量的增加,土壤N20的累积排放量逐渐减少。与CK相比,C2、C3、C4处理在玉米生育期内的土壤N20累积排放量分别减少了 24.7%、35.2%、37.0%。说明添加生物炭对土壤N20排放有一定的抑制作用,且随着生物炭添加量的增加,土壤N20的排放量逐渐减少。(5)从玉米的农艺性状来看,添加生物炭总体上能促进玉米的生长,可以显著增加玉米的茎粗、叶面积,还可以延缓植株的枯萎,降低叶面积的衰退速度,增加植株的生长时间。而对于玉米的株高,在生长前期,添加生物炭的处理对玉米株高生长表现出一定的抑制作用,但到了生长后期这种抑制作用逐渐消失。(6)对于玉米的产量,生物炭的添加对苗期和拔节期的玉米地上部分的干物质质量积累并没有促进作用,但随着生育期的推进,其对玉米植株干物质的形成和积累表现出一定的促进作用,且随着生物炭量的增加,促进作用增强。在与CK养分等量的前提下,施加生物炭会使玉米的穗重和百粒重显著增加,而在施肥量不足的情况下,添加生物炭会使玉米的产量构成要素与CK相比没有显著差异。在减少养分30%的情况下,添加生物炭能够使玉米产量达到与CK同等水平;而在肥料养分充足的条件下,添加生物炭能够使玉米增产显著。与CK相比,C2、C3、C4处理的经济产量和生物产量分别增加了 9.8%和8.7%、10.7%和9.3%、11.7%和13.7%。C1处理的经济产量较CK处理有所减少,为0.5%,而生物产量却略有增加,为0.1%,其经济产量和生物产量与CK之间均无显著差异。综上所述,在土壤中添加生物炭对增加土壤养分含量和抑制农田温室气体排放有一定的作用,同时对玉米的生长发育有促进作用,且可以显著提高产量。与农民常规施肥相比,在土壤中添加生物炭还可以提高肥料农学利用率和肥料偏生产力。因此,本试验表明,生物炭对旱地农田的固碳减排、改善旱地玉米田的土壤性质、玉米的稳产增产及农业可持续发展有着重要意义。