随着我国对农业增产增质问题的不断重视,国家层面上制定了以“加大土地整理力度,建设高标准基本农田”为核心的全国土地整治规划,并指出在“十三五”期间高标准农田需再建0.27-0.40亿公顷。同时,国家烟草专卖局在国家规划的大框架下,以提高烟区生产力、改善烟农生产生活条件,保持维护良好的烟叶生态条件为目标,启动了一批基本烟田土地整治项目。然而,土地整治后土壤物理、化学以及生物学等性状发生了较大改变,当年一般难以满足优质烟叶生产条件,往往需要几年的耕作与修复才能逐步恢复,且水土流失风险也有一定上升。因此,本文以鄂西南土地整治区为研究对象,在分析研究土地整治区水土流失特征研究的基础上,确定其水土流失主要阻控机制,开展生物质炭改土效应研究,研究结果可为促进土地整治工作的有序开展,研究区生产力快速恢复与农业的可持续发展提供理论和技术支撑。本文的主要研究结果如下:（1）在非平稳期,通过壤中流产生水土和养分流失占总流失的30%左右,但随着时间的延长,进入平稳期后,土地整治区水土流失的方式由壤中流和地表径流共同作用逐步转变为以地表径流为主。在非平稳期,坡度与水土、养分流失量具有直线回归关系,坡度可直接提高其流失风险;当进入平稳期,存在11-14°的临界坡度,当坡度达到临界坡度时,水土和养分流失风险性将急剧增大,流失量将提高5-14倍。土地整治后,非平稳期和平稳期最大的年产沙量分别为28.35t/（ha·a）和1.07t/（ha-a）,低于全国平均允许量。但随着坡度的上升,土壤养分流失风险逐步增大,坡度达到临界值时土壤氮、磷、钾年流失量分别为5.29 kg/（ha-a）、0.36 kg/（ha·a）和6.19 kg/（ha-a）,较平地提高了 一个数量级。坡度接近临界值将加大土壤养分流失的风险,需要采取有效的措施进行阻控。（2）相比顺坡起垄,横坡和斜坡起垄均是减少水土和养分流失的有效技术措施。在非平稳期,横坡和斜坡产流量分别降低了 91.73%和51.42%,产沙量分别降低了99.53%和88.95%;在平稳期,二者的产流量分别降低了 78.64%和61.48%,产沙量分别降低了 96.38%和94.00%。横坡和斜坡起垄可降低土壤养分流失量,但对不同土壤养分阻控效果不一。在非平稳期,对氮磷钾的阻控效果为60-98%,对氮流失的阻控效果最好,而对钾相对较低;在平稳期,二者对氮的阻控效果较为稳定,约为75%左右,但对磷和钾的阻控效果不一致。在降雨少的年份,横坡和斜坡起垄对磷的阻控效果分别为81.08%和18.91%,对土壤钾阻控效果不佳;而随着降雨量的提高,对磷的阻控效果剧增至90%以上,对钾的阻控效果分别也上升到46.13%和38.09%。（3）与前期地膜相比,裸地栽培、全膜覆盖和前膜后秸秆处理在土地整治不同阶段对减少水土和养分流失效果不一。裸地栽培在非平稳期呈现出较好的阻控土壤流失的效果,分别降低产流和产沙量57.04%和85.89%,降低氮、磷和钾流失量54.92%、79.53%和68.62%。当进入平稳期后,裸地栽培在阻控水土流失方面具有一定的不稳定性。全膜覆盖在非平稳期可减少水土和养分流失,产流量和产沙量分别降低了54.59%和45.02%,土壤氮、磷和钾流失量分别降低了 26.80%、52.67%和79.21%,但进入平稳期,全膜覆盖反而会提高水土和养分流失的风险。相比以上两种方法,前膜后秸秆处理更具有优越性,在非平稳期产流量和产沙量分别降低了 66.64%和79.46%,土壤氮、磷和钾流失量分别降低了 64.76%、85.69%和75.86%。在平稳期,产流量和产沙量分别降低了 34.78%和63.67%,在少雨年份氮、磷和钾流失量略有上升,但在多雨年份氮、磷和钾流失量分别可降低40.54%、47.45%和20.34%。（4）生物质炭对土壤有机碳和全氮含量都具有促进作用,每吨生物质炭施用到每公顷土地中可提高土壤有机碳和土壤全氮分别为0.30-0.36 g/kg和2.77-9.40 mg/kg。生物质炭用量为15 t/ha左右时,土壤有机碳含量较为稳定,且全氮具有进一步上升的趋势。生物质炭对土壤全磷影响程度较小,而对土壤全钾却有显著的降低趋势,当施用量达到30 t/ha时,降幅约为35%。生物质炭可显著提高土壤pH值0.08左右,显著降低土壤容重1.67-8.19%,提高土壤饱和导水率50%左右。生物质炭可提高0.25-0.5mm水稳性团聚体比例,但对>5mm粒径的大团聚体有具有降低作用,使得MWD有下降趋势。生物质炭通过调节土壤释水规律增强了 土壤保水性能,显著提高了 土层储水量,而高剂量的施用对萎蔫点含水量具有小幅的提高作用。生物质炭显著提高了土壤微生物量氮,但对微生物量碳、C/N比和微生物商却具有降低的趋势。适量生物质炭可提高土壤细菌和真菌的生物多样性,细菌的OTUs在20-30 t/ha时出现峰值,真菌的在10-30 t/ha时出现峰值,但当用量≥30 t/ha时,生物质炭又对OTUs具有降低作用。生物质炭对细菌和真菌的群落结构可产生影响,对细菌的变形菌门相对丰度具有降低作用,而放线菌门则相反,对真菌的子囊菌门具有先降低后升高的趋势。生物质炭对硝化细菌和反硝化细菌的相对丰度具有降低作用,但对固氮菌的却有提高作用,有利于土壤固氮。适量生物炭可降低土壤有害微生物的相对丰度,但当高剂量施用可能会提高农业生产感病风险。（5）土地整治区土壤有效氮以硝态氮为主,施用生物质炭对土壤硝态氮具有降低作用,低施用量7.5 t/ha处理降低幅度高达50%左右,但随着施用量的提高,降低的作用将逐步减小。生物质炭可显著提高土壤有效磷和速效钾含量,随着用量上升提高幅度增大,用量达到15 t/ha以上分别可提高18.32-40.43%和13.16-44.43%。生物质炭对烟株氮含量具有降低作用,对烟株的磷钾含量却有促进作用,但对不同部位影响不同。生物质炭与茎部氮含量达到极显著的负相关,与根部、上部叶和整个烟株的磷含量达到显著正相关,与根部和下部叶的钾含量达到显著性正相关,但与上部叶钾含量却为显著的负相关。生物质炭可促进烟株发育,提高烟叶光合速率和蒸腾速率,增加烟株干物质的积累,提高烟叶产量,当用量为15 t/ha时干物质累积最大、产量最高,但随着用量的上升,对产量的提高效果不断下降,且烟叶化学质量也具有类似规律。因此,高剂量施用生物质炭对烟叶产量和质量都不利,将用量控制在15 t/ha左右时效果最佳。（6）生物质炭对土壤氮净矿化（SNNM）具有抑制作用,用量达到15-30 t/ha时,抑制作用最强,抑制强度可达到70%左右。基于LS-SVM平台下的PaD敏感性分析方法,包括PaD1局部敏感性分析法和PaD2全局敏感性分析法,是一种稳定的和可靠的数据挖掘方法,可应用于非线性建模数据挖掘相关领域。应用该方法对已建的SNNM模型进行分析可知,初始氮浓度、时间和降雨量为SNNM的主控因素,而在模型中,生物质炭不能直接影响SNNM速率,但可通过与其它因素的联合互作效应大大增强对SNNM的影响程度,特别是降低初始氮对SNNM的抑制作用,改变土壤水热自我调控能力等方式间接与其它因素产生互作效应对土壤氮矿化进行影响。