本研究针对连作障碍导致的黄瓜生长不良和减产等问题,采用生物质炭和减量施肥相结合的定点试验方法,对土壤理化性质、作物生物量和肥料利用率进行了研究,以期通过改良连作障碍土壤、提高肥料利用率,达到增产增效的目的,研究结果对保障粮食安全和农业可持续发展具有重要的意义。本研究在如皋农科试验基地进行,在第一季黄瓜种植前将生物质炭一次性施入土壤,根据施入量共分为六个处理:CK（0t/hm2）C1（5t/hm2）C2（10 t/hm2）C3（20 t/hm2）C4（30 t/hm2）C5（40 t/hm2）,在形成连作条件后,设置三个施肥水平（常规施肥、减肥10%和减肥20%）的减量施肥试验。经过第五季、第六季和第七季的连作过程,研究了生物质炭和减量施肥对连作土壤理化性质、肥力水平、作物养分吸收量和产量等的影响,探讨了连作障碍的发生机理以及生物质炭和减量施肥对连作障碍的改良效果。并通过主成分分析明确了不同处理间的土壤质量差异,采用聚类分析筛选出对作物产量和养分利用率最优的配施方式,利用逐步回归分析筛选出了影响黄瓜产量的主要因子,并提出了优化措施。研究结果为推广生物质炭应用、改良土壤性状、提高作物产量、降低化肥的施用量以及农业绿色生产等方面提供了科学依据。本研究的主要研究结果如下:（1）生物质炭可以降低连作土壤的容重,提高土壤的孔隙度。随着生物质炭添加量的增加,土壤容重逐渐降低,孔隙度逐渐升高,在C5处理（40t/hm2）时达到最佳。但是,随着连作次数的增加,这种改良效果也呈现下降趋势。减量施肥处理与常规施肥处理相比,土壤容重下降,孔隙度上升,在减肥20%时,达到最佳。生物质炭与减量施肥共同作用时,与单施化肥相比,对连作土壤的容重及孔隙度的改良效果更加显著。土壤团聚体的MWD（平均质量直径）和GMD（几何平均直径）随着连作次数的增加逐渐下降,而生物质碳可以减缓下降幅度,各处理的MWD和GMD数值的表现规律为CK<C1<C2<C3<C4<C5,说明添加生物质炭可以增加团聚体稳定性。减少施肥量,MWD和GMD均有所增加,在减肥20%时为最高。土壤田间持水量、有效水含量和饱和导水率随着生物质炭的增加呈上升趋势,在40 t/hm2时达到最大。随着化肥的减施,这种增加的趋势更加明显。与同季常规施肥下的CK相比,添加生物质炭40t/hm2与减肥20%时,这种改良效果最好,其中第五季的田间持水量增加了23.28%,有效水含量增加了 25.75%,饱和导水率增加了 100.72%。（2）生物质炭可以增加土壤中氮素含量,当生物质炭添加量为40 t/hm2时,土壤全氮含量、铵态氮含量和硝态氮含量均达到最高值。通过减量施肥处理,土壤中的全氮含量、铵态氮和硝态氮含量均有不同程度的降低,在减肥20%时为最低。在第五季、第六季和第七季,随着生物质炭添加量增加,土壤中有效磷含量呈现增加趋势,当添加量为40 t/hm2时达到最大。连作会导致有效磷在土壤中的积累,减少化肥施用量可以减缓土壤有效磷的积累量,在减肥20%时,效果最佳。黄瓜连作土壤中有效钾含量随着生物质炭添加量的增加而增加,在生物质炭添加量为40 t/hm2时达到最高。减量施肥后,连作土壤中的有效钾含量降低,在减肥20%时为最小。连作会导致土壤酸化,pH下降,添加生物质炭可以中和土壤酸性,提高土壤pH。随着生物质炭添加量增加土壤pH呈现上升趋势,在C5处理时达到最高值。减量施肥也可以减缓土壤酸化,在减施20%时,效果最好。土壤中的电导率随连作次数逐渐上升,而添加生物质炭可以降低土壤的电导率,在添加量为40 t/hm2时,电导率最低。过量的施用化肥也会导致电导率上升,通过减量施肥处理可以降低土壤的电导率,在减肥20%时,电导率的下降幅度达到22.22%、20.80%和20.13%。（3）随着生物质炭添加量的增加,连作第五、六和七季的黄瓜产量均表现为上升的趋势,当添加量为40t/hm2时,黄瓜产量最高。添加生物质炭后,连作黄瓜的产量在减少化肥施用量为10%和20%的条件下并没有出现显著下降的现象,尤其是生物质炭添加量在20 t/hm2以上时,黄瓜产量随着化肥减施还有增加的趋势。生物质炭可以增加连作黄瓜地上部的生物量,当添加量为40 t/hm2时最高,单株可达52.09 g。在添加生物质炭量为10 t/hm2及以上时,减量施肥10%-20%不会影响黄瓜地上部生物量。（4）生物质炭的添加可以提高第五季连作黄瓜对氮、磷、钾元素的吸收和利用,随着生物质炭的添加量的增加,氮、磷、钾肥利用率随之提高,当添加量为40 t/hm2时达到最高。在常规施肥条件下,与CK处理相比,添加生物质炭处理的氮、磷、钾肥利用率提高幅度分别为 80.33%～337.44%、92.08%～177.94%、22.01%～120.69%。在减量施肥处理下,氮、磷、钾肥利用率表现出逐渐增加的趋势,当减肥20%时,氮、磷、钾肥的利用率达到最高。减量施肥与添加生物质炭共同作用显著增加了氮、磷、钾肥的利用率。在C5处理组减肥20%时,氮、磷、钾肥利用率分别达到了 31.08%、7.63%和45.46%。添加生物质炭和减量施肥均可以提高第五季黄瓜连作的氮磷钾肥农学利用率,随着生物质炭添加量增加,农学利用率呈上升趋势,在生物质炭添加量为40 t/hm2和减肥20%时达到最大,最大值为154.96 kg/kg。第五季黄瓜连作的氮、磷、钾肥表观回收率依次为CK<C1<C2<C3<C4<C5,表明添加生物质炭能够提高连作条件下的氮、磷、钾肥表观回收率。减量施肥处理也可以提高氮磷钾肥的表观回收率,在减量施肥20%时达到最大。（5）主成分分析结果表明,不同生物质炭添加量条件下的第五季连作黄瓜土壤的综合得分表现为CK<C1<C2<C3<C4<C5,这表明生物质炭对连作土壤具有显著的改良效果,且添加量越高效果越显著,当生物质炭添加量为40t/hm2时,土壤的综合得分最高。（6）从聚类分析可知,添加生物质炭与减量施肥对第五季连作黄瓜产量和肥料利用率具有不同的影响,单施化肥处理的产量和肥料利用率较低,在生物质炭与减量施肥共同作用的处理中,第三类（生物质炭40 t/hm2化肥0.9 t/hm2、生物质炭30 t/hm2化肥0.8 t/hm2以及生物质炭40 t/hm2化肥0.8 t/hm2）处理时,第五季连作黄瓜产量和肥料利用率最高。（7）通过对土壤理化性质等自变量因素与黄瓜产量因素进行逐步回归分析,筛选出影响黄瓜产量最显著的影响因子是:硝态氮和有效钾,并整合得到回归方程（数学模型）:y=23.839x10+22.777x12-332.403,因此可通过增加氮钾肥比例来增加连作黄瓜的产量。