高 雅，饶 伟，介红彬，张文静，牛亚茹，袁依林，徐国莲，张雯雯，张登晓*，王代长

    (1 河南农业大学资源与环境学院，河南郑州 450002；2 河南省地质环境规划设计院有限公司，河南郑州 450000)

    玉米是我国重要的粮食作物，据统计，我国玉米种植面积在2020年达4128万hm2，产量达2.61亿t[1]。黄淮海地区为我国主要粮食生产区，2020年仅河南省玉米产量达到2342万t，占我国玉米总产量的9.0%[1]。因此，保障黄淮海地区农业可持续生产对我国的粮食安全具有重要意义。然而目前农业生产中化学肥料的过量施用，特别是氮磷肥料的不合理施用威胁农业的可持续发展[2]。一方面，化肥的过量施用造成肥料利用率降低[3]；另一方面，大量养分元素进入环境中带来一系列的生态环境问题，例如氮磷养分进入水体中造成水体富营养化[4]，地下水的硝酸盐污染[5]，土壤酸化[6-7]、产生大量温室气体等[8]。长期过量施用化肥会导致土壤肥力的降低。与传统有机肥施用相比，长期大量施用化肥能够降低土壤中与养分循环相关的酶活性，导致土壤自身对养分的调控和缓冲能力下降，降低土壤肥力[9]。同时有研究指出，单施化肥与有机肥或秸秆还田相比，不利于土壤大团聚体的形成[10-11]，导致土壤结构的退化以及保水保肥能力的降低。因此，促进土壤活性，增强土壤养分调控能力，提高土壤肥力和作物产量，成为农业可持续发展中亟需解决的关键问题。

    目前研究认为，生物质炭施用于农田土壤中具有提高土壤肥力，包括促进土壤团聚体结构的形成，提高土壤保肥和保水性能，提高肥料利用率等作用[12]。Liu等[13]和Jeffery等[14]通过整合分析发现，与不施生物质炭相比，生物质炭平均提高作物产量达11%，但是在不同的土壤条件下生物质炭对作物生产力的效应表现出很大的差异。例如在肥力相对较低的盐碱土或者较干旱地区的土壤中施用生物质炭对产量具有更好的效应[15-16]，而在肥力相对较高的土壤中影响较小[17]。生物质炭对作物生产力的提高可能与其对土壤结构和水分养分的调控有关。生物质炭在农田土壤中施用能够提高大团聚体的比例，改善土壤结构[18]。土壤结构的改善一方面有利于作物根系的生长。另一方面也有利于改善土壤通气性和保水性能。特别是在旱地土壤中，生物质炭对土壤水分的保持对农作物生产具有重要意义[19]。另外，生物质炭施用于土壤中能够调节土壤氮磷等养分的转化。研究指出，生物质炭对土壤的改善为土壤微生物提供了良好的栖息条件，改善土壤微生物群落结构和增加其活性也会促进土壤养分的运转，特别是与碳氮磷循环相关胞外酶活性的增加[20-21] ......