中文摘要：

本课题利用秸秆生物炭这个优良的土壤固碳减排资源，将其从土壤物理学、作物生理、土壤化学等角度，通过室内试验与田间小区试验结合的方式，探求秸秆生物炭在不同水肥耦合条件下对于不同质地土壤的理化性质参数和水肥利用效率影响规律与机理。通过室内试验，探求生物炭对不同（含盐、非含盐土）土壤质地土壤水力特征参数（饱和、非饱和导水率、入渗速率、水分特征曲线）影响规律及机理试验研究、同时进行不同土壤质地、不同地下水埋深条件下生物炭对土壤持水能力、氮迁移、地下水污染规律及机理实验研究。通过田间小区及水均衡试验场试验，重点开展作物生长条件下生物炭对于不同含盐土壤入渗率、有机质、容重、作物生长指标、土壤水肥利用效率、氮迁移的影响关系与化肥的耦合效应机理研究，提出不同土壤质地下生物炭水肥耦合效应关系模型。为探求生物炭对于不同土壤质地的土壤改良、水肥高效利用技术及生物质资源的再利用与固碳减排综合应用技术提供理论支撑。

结论摘要：

为了探明生物炭土壤改良效果、节水保肥机理、固碳减排效应以及降低面源污染风险、修复水土环境的能力，本课题以玉米秸秆生物炭这种优良的生物质资源为研究对象，从土壤物理学、作物生理学、土壤化学以及生态学等角度，通过室内定性试验和大田小区试验相结合的研究方式，对玉米秸秆生物炭在不同水肥耦合条件下对土壤理化性质、作物生长发育和产量以及水肥利用效率的影响机理惊醒了研究。为生物炭在干旱半干旱西北内陆土壤贫瘠地区土壤改良、土壤培肥、区域环境修复及作物增产提供技术保障，为生物炭在该地区的大面积推广奠定理论基础。 通过大量的室内试验研究了生物炭对不同（含盐、非含盐土）质地土壤水力特征参数（饱和、非饱和导水率、入渗速率、水分特征曲线）影响规律及机理，同时进行不同土壤质地、不同地下水埋深条件下生物炭对土壤持水能力、氮迁移、地下水污染规律及机理实验研究；从微观尺度研究了生物炭对土壤结构的影响，探明了生物炭对土壤结构的改良机理，明确了生物炭添加对土壤水力特征参数的影响，明晰了生物炭对土壤氮素的迁移规律及对降低地下水面源污染风险的贡献；通过室内控温、定水、控肥盆栽试验初步明确了生物炭对不同作物（番茄、辣椒）生长的影响效果，并选定了大田小区试验供试作物番茄；重点开展了生物炭对土壤改良效果、节水保肥机理及作物生长性状及产量方面的研究，结果表明生物炭能够有效的改良土壤结构，增加土壤有机质含量，培肥土壤，最终增加作物产量。并建立了番茄-生物炭-水-肥-热耦合模型，运用线性与非线性以及BP神经网络模型明确了番茄产量-生物炭-水-肥-热之间的交互关系，通过模拟结果与实测结果对比发现快速BP神经网络方法优于多元非线性回归模型，相比之下多元线性回归模型略低于前两个模型；生物炭固碳减排效应明显，通过研究发现生物炭的施用能够有效的减少土壤温室气体的排放，对区域农田系统环境的修复具有重要意义。本研究明确了生物炭在土壤改良、作物增产、环境修复方面的作用，为生物炭在土壤改良、水肥高效利用及固碳减排方面的应用奠定了坚实的理论基础，为生物炭的大面积推广提供了技术保障。