豫东平原是我国重要的粮食生产基地,因受黄河下游河道变迁、泛滥以及近代引黄灌溉工程等人为经济活动的影响,区域内广泛分布着土壤结构差、养分低、易风蚀的风沙化土地,严重威胁了豫东平原在国家粮食生产中的战略作用。如何改良风沙土,提升耕地产量对于区域农业可持续发展显得尤为迫切。污泥生物质炭是将富含大量营养元素、有机物质的城市污泥进行炭化处理,实现城镇废弃污泥减量化、无害化、稳定化和资源化利用。目前,生物质炭改良土壤的研究多采用家禽粪便生物质炭、植物残体生物质炭,研究地多集中在南方红壤区、东北黑土区等,而利用污泥生物质炭改良风沙土的研究还较少。为深入认识污泥生物质炭介导对风沙土质量变化和作用机理,分别向土壤中（0～30 cm）添加0、20、40、60 t/hm~2（CK,B20,B40,B60）污泥生物质炭,并结合室内培养试验,研究不同施量污泥生物质炭对土壤理化性质、有机碳库、土壤微生物、酶及土壤C、N矿化的影响。研究结果为我国风沙土的质量提升和农田生产的可持续发展等方面提供理论依据与技术指导。主要研究结果如下:（1）通过研究污泥生物质炭对风沙土土壤理化性质的影响,阐明污泥生物质炭对风沙土的培肥效应。结果表明:污泥生物质炭施用改善了土壤结构,增强了土壤持水保肥能力,提高了土壤养分水平。具体表现为显著降低了土壤容重、p H值、全钾含量,提高了土壤孔隙度、团聚体、持水性能、有机碳、全磷、速效磷、阳离子交换量、K+、Mg2+含量,对碱解氮、Ca2+、全氮影响较小。污泥生物质炭对速效钾、K+、Mg2+影响逐年减弱。土壤理化性质的改良效应随施用量增加而增强,B60处理效果最佳。（2）研究了不同施量污泥生物质炭对风沙土土壤有机碳分子结构和活性有机碳组分的影响。结果表明:污泥生物质炭施用增强了土壤有机碳稳定性,提高了土壤有机碳质量。污泥生物质炭处理显著降低了土壤烷氧碳比例,增加了芳香碳、羧基碳比例,而烷基碳的变化不大。对于土壤基团碳含量比值,污泥生物质炭处理显著提高了烷基碳/烷氧碳、疏水碳/亲水碳、芳香度,降低了脂族碳/芳香碳,B40、B60作用效应优于B20。NMDS图谱发现不同处理间的有机碳分子结构有明显差异,施用量增加及施用年限延长逐渐改变土壤有机碳分子结构。污泥生物质炭对土壤活性有机碳组分（水溶性有机碳、颗粒有机碳、轻组有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳）影响较大,除了降低水溶性有机碳外,污泥生物质炭整体上提高了活性有机碳组分含量,B40处理活性有机碳含量最高。（3）通过三年试验探究污泥生物质炭对风沙土土壤生物学特性的影响。结果表明:污泥生物质炭施用提高了土壤酶活性及微生物生物量,但对不同土壤酶及微生物群落的影响存在一定差异性。污泥生物质炭三年均提高土壤过氧化氢酶、转化酶活性,施用第三年开始提高碱性磷酸酶活性,而对脲酶活性影响不显著。不同施量污泥生物质炭处理土壤酶指数增幅分别为176.35%～253.58%、148.37～369.57%、65.77～337.09%。污泥生物质炭施用改变了土壤微生物群落结构,显著增加了微生物总量、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、放线菌、真菌含量。冗余分析（RDA）表明土壤微生物群落与土壤理化性质紧密相关,如p H、有机碳、全氮、阳离子交换量、速效钾等,表明污泥生物质炭对土壤微生物群落结构的长期效应可能是由土壤特性的改变间接驱动。B60处理土壤酶活性指数（SEI）和微生物多样性指数（H）显著低于B40处理,表明B60处理抑制了土壤酶活性和微生物生长,B40施用量对土壤微生物及酶活性提升较有利。（4）采用室内培养试验研究污泥生物质炭施用对土壤有机碳、氮矿化的影响。结果表明:施用污泥生物质炭可以降低有机碳矿化速率和累积矿化量,对土壤氮矿化速率和硝化速率未有显著影响。土壤有机碳矿化速率与培养时间呈显著对数函数关系。BRT分析结果表明全氮和水溶性有机碳为影响土壤有机碳累积矿化量、矿化潜力、Cp/SOC的最大因子。采用动力学方程模拟有机碳矿化特征,发现研究区风沙土整体土壤有机碳矿化率高,B20处理土壤固碳能力优于B40和B60处理。（5）研究了污泥生物质炭对花生生长性状及产量指标的影响。结果表明:施用污泥生物质炭提高了花生根系活力,有利于作物根系及植株生长,提高花生单株生产力、百果质量、百仁质量等花生产量构成指标。污泥生物质炭对花生增产效应随施用年限延长逐渐增强,第三年B20、B40、B60处理分别提高了10.91%、22.59%、19.22%,B40处理增产效应最大。（6）为明确不同施用量污泥生物质炭的应用效果,探寻最优施用量,综合评价了改良土壤的质量水平。采用主成分分析法对24个土壤质量主要指标进行评定,结果发现土壤质量可用4个主成分进行表征,可解释的累积方差为88.166%。整体看不同处理改良的土壤质量综合指数,污泥生物质炭处理要高于对照处理,说明污泥生物质炭具有良好的改良效应。其中B40处理土壤质量综合指数最高,达0.62,表明40 t/hm~2施用量污泥生物质炭改良效应最优。综上所述,本研究发现施用污泥生物质炭改善了风沙土土壤结构差、漏水漏肥、有机质贫乏的问题,有效改良土壤,提高耕地肥力水平。施用污泥生物质炭可作为风沙化土地改善土壤质量和增产低碳的可持续途径。综合分析污泥生物质炭施用对多种土壤指标及产量影响得出,40 t/hm~2为污泥生物质炭在研究区的最适用量。本研究为正确评估污泥生物质炭对风沙土的质量提升作用提供了有力证据。