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生物炭是生物质在无氧或缺氧条件下高温裂解的产物，被认为具有一定的农业利用价值和固碳减排潜力。本研究采用特制炭化设备(专利号为200920232191.)制备玉米秸秆炭和小麦秸秆炭，研究制炭温度对生物炭理化性质的影响；研究玉米秸秆炭对稻麦轮作农田稻季CH4、N2O排放的影响和对麦季N2O排放的影响；研究玉米秸秆炭对酸性红壤和弱碱性砂浆土水稻、小麦生长和产量的影响；研究生物炭对氮肥利用率影响和生物炭-氮的生物有效性。
通过缓慢高温裂解方式生产不同温度的小麦和玉米秸秆炭，并对其性质进行分析。结果显示，生物炭性质受裂解温度和生物质种类的影响，而表现出差异。当裂解温度从300℃升高到500℃时，小麦与玉米秸秆炭产率分别从44.3％、42.8％降到38.4％、29.7％，而其秸秆炭.碳含量分别从61.79％、57.48％升高到67.40％、65.11％；小麦与玉米秸秆炭pH、灰分含量、全磷、全钾等均随制炭温度升高而升高，分别从300℃7.59和9.35、18.61％和16.98％、0.70g/kg和2.34g/kg、46.32g/kg和11.75g/kg上升至500℃的10.51和10.12、26.82％和22.91％、1.10g/kg和4.37g/kg、52.41g/kg和26.45g/kg。小麦与玉米秸秆炭间全氮、全磷、全钾含量存在显著性差异。
通过田间微域实验法，将玉米秸秆炭添加到砂浆土和红壤中，研究生物炭对作物生长的影响。实验结果表明，玉米秸秆炭对砂浆土和红壤上水稻生长没有显著性影响，但500℃24t/ha和400℃24t/ha玉米秸秆炭还田后，明显促进了红壤上水稻的生长。
运用密闭箱-GC气相色谱法采集并测定稻季N2O和CH4排放量以及麦季N2O排放量。结果表明，除了400℃24t/ha和300℃24t/ha玉米秸秆炭分别抑制了砂浆土和红壤上稻季N2O的排放，玉米秸秆炭对农田稻季N2O排放具有促进作用，但抑制了麦季农田N2O的排放；从年度总N2O排放量上看，对砂浆土和红壤上N2O排放的抑制作用最明显的分别是400℃24t/ha(54％)和300℃24t/ha的玉米秸秆炭；玉米秸秆炭对砂浆土和红壤稻季CH4排放起到了抑制作用，抑制作用最明显的处理分别是400℃48t/ha(84％)和300℃24t/ha(63％)。
利用15N标记法研究生物炭.氮生物有效性及其对氮肥利用率的影响。结果表明生物炭-氮利用率<2％，对氮肥利用率没有提高作用，反而降低了氮的利用率。