全球变暖和其他气候变动持续加速岩石和矿物的风化，进而影响土壤性质。除此之外，自然因素和人类活动（如高强度土地利用、不正确的耕作方式、秸秆焚烧、侵蚀、淋溶或气体挥发等大量移走土壤中的营养元素）对土壤和环境造成了种种负面影响。化石和生物燃料的燃烧，地上和地下部有机物质分解是温室气体CO2、CH4和NOx主要的来源。使用铵态氮肥、移走作物秸秆、氮淋溶和有机质分解加速了土壤酸化。酸性土壤肥力低下是土壤遭受强烈风化淋溶地区作物产量受限的主要因素，因此，如何提高酸性土壤生产能力是未来食品安全面临的主要挑战。传统使用石灰、石膏改良酸性土壤的方法由于其成本高昂及适用性受限，且底层土壤改良难度较大、酸化被认为是不可逆的过程等原因，急需寻找其他更好地降低土壤酸度，提高作物产量的改良方法。本研究中，将作物秸秆碳化制备成生物质炭，通过培养、淋溶和温室盆栽等实验，将秸秆生物质炭施入酸性土壤或与硝化抑制剂配施后，研究其对N形态、N淋溶的影响，探究其对土壤肥力和作物产量的影响及机制。主要结果如下。　　油菜、花生和小麦秸秆在400℃下炭化1-4个小时，综合考虑能源消耗及改良效果，最终选择了炭化2或3个小时的秸秆炭作为后续研究对象。经过65天培养，添加0.5％，1.0％和1.5％油菜秸秆炭(CB)或花生秸秆炭(PB)的土壤pH分别增加了0.15，0.27，0.34和0.30，0.58，0.83个单位。温室盆栽实验中，通过单独添加1％CB或PB，以及增施100mg/kg和200mg/kg氮肥研究了其对玉米生长的影响。PB由于其碱度较高，显示出了比CB更强的提高土壤pH的能力;而植物吸收硝态氮肥释放羟基，也对土壤酸度改良起到了明显效果。单独施用生物质炭或与硝态氮肥配施不仅降低了土壤交换性酸，也增加了Ca+2，Mg2+，K+，Na+离子含量，以及盐基饱和度。土壤交换态Al3+和生物量之间存在显著的负相关关系(R2=-0.88**，P＜0.05)。　　单施尿素(UN)或与CB、PB和小麦秸秆炭(WB)配施，同时设置双氰胺(DCD)处理，经过60天培养实验，研究了土壤交换性能的变化。结果发现，铵态氮硝化导致土壤pH显著下降，秸秆生物质炭可改良土壤酸度，顺序为PB＞CB＞WB，而UN与生物质炭配施导致生物质炭改良效果降低;然而，DCD可极大地抑制氮的硝化，在整个培养期间维持了明显的改良效果。30mg/kg DCD分别添加到1％PB、CB和WB处理的土壤中，外源加入200mg/kg UN，与未施加DCD处理相比，土壤pH提高了0.94，0.79和1.19个单位，显著降低了土壤交换性酸。在高PB添加量的处理中，NH4+-N保持能力增加，表明土壤表面负电荷量增加，利于阳离子营养元素的吸附。不同处理中，UN形态转变各异，在添加DCD的处理中最大矿质N恢复量为218.3，218.5and223.8mg/kg，而未添加DCD处理，回收量分别为198.2，201.6and205.2mg/kg。盆栽实验中，1％或2％PB处理，与10mg/kg DCD或二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)配施，200mg/kg UN作氮肥，同时开展不添加硝化抑制剂的对照处理，研究了UN导致玉米-土壤体系中土壤的酸化。在UN处理中，铵态氮硝化导致土壤pH值下降到4.10，甚至比对照土壤pH值更低，后者为4.29。PB添加改良了土壤酸度，增加了土壤保肥能力和玉米生物量。2％PB与DCD或DMPP配施比单施UN处理，玉米生物量增加了3倍。培养实验和盆栽实验结果表明，UN导致土壤严重酸化;然而，生物质炭与硝态氮肥配施，或生物质炭与UN、硝化抑制剂配施可提高土壤pH，降低交换性酸度，提高土壤肥力，维持酸性土壤中玉米的持续耕作。　　进而研究了N形态的影响，在200mgN/kg水平下，选择UN和硝酸钙(CN)单施，或与1％CB、PB和WB配施，经两个连续的玉米生长季，研究了生物质炭对土壤酸度的改良、土壤交换性能和玉米生长的影响。在单独添加UN的处理中，经过两季耕作，铵态氮硝化导致土壤pH值下降至3.70，比不施肥的对照处理更低，后者为4.27。结果表明，土壤pH、交换性酸、NH4+、NO3-和总盐基离子含量在不同N和生物质炭种类下存在显著差异(P＜0.05)。添加1％CB、PB和WB处理中，CN作氮源的处理要比UN处理玉米地下部生物量增加22.7、22.5和35.7％，地上部增加25.6、23.8和35.9％。培养实验和盆栽实验结果表明，UN导致土壤严重酸化，甚至抑制了生物质炭中和酸度的作用。生物质炭与CN配施效果要优于UN配施。另外，UN与硝化抑制剂、生物质炭配施，高度酸化上壤中由于硝化作用受到很大抑制，导致土壤交换性酸含量下降、pH值增加，改良效果表现为PB＞CB＞WB。　　通过柱淋溶实验研究了生物质炭和氮肥种类对营养元素淋失、吸附和保持的影响。发当28.5mmol N/L的UN和CN单施，或与4％PB和WB配施，经过模拟1668mm降雨量淋溶后，淋溶液和土壤pH及EC显著受N肥形态和生物质炭品种的影响（P＜0.05）。相比于单施UN和CN处理，添加PB和WB处理累积无机N-[NH4++(NO3-+NO2-)]淋失量分别下降了22.1、30.0和3.7、6.5％。添加生物质炭导致铵淋失降低表明，生物质炭可起到抑制硝化作用。添加PB导致Ca2+、Mg2+和Na+淋失量和土壤保持量增加。WB比PB含更多的K+，证明了前者对增加营养元素、土壤CEC和盐基饱和度效果更好。相比于UN，CN有利于盐基阳离子和阴离子((NO3-+NO2-)-N，Cl-SO42-）的淋溶。Pearson相关系数表明，阳离子累积淋失量与阴离子累积淋失量之间存在极显著正相关关系(R2=0.939，P＜0.01)。PB与N配施可显著降低贫瘠的酸性土壤营养元素淋失、改良土壤酸度、增加土壤肥力。　　因此，野外焚烧秸秆不仅导致营养元素流失、温室气体排放，更污染大气和水体环境。将农业废弃物制备成生物质炭施入土壤，利于土壤碳固定;也可改良土壤酸度、提高肥料利用率、改善作物生长条件，进而提高作物产量。