以烤烟品种云烟87和贵州典型黄壤为试验材料，通过大田试验，设置不施氮(CN)、常规肥(CF)和炭基肥(BF)3个处理，探索不同施肥处理对烤烟氮素吸收相关生理、黄壤-烤烟体系氮素平衡的影响，为优化贵州烟区黄壤氮素管理和减少烟区农田生态环境污染提供科学指导。结果表明，BF处理显著提高土壤脲酶活性、烤烟根长度和根表面积、叶片谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性、吸氮量，烤烟吸氮量较CN和CF处理分别显著提高35.06%和14.24%。BF处理烤烟根系活力和体积、干物质量及产量最高，显著高于CN处理。不同施肥处理黄壤-烤烟体系氮素均明显盈余，氮素输入主要是土壤起始无机氮，氮素输出主要是土壤无机氮残留以及烤烟吸氮量。BF处理提高了0～20 cm土层无机氮的残留，氮素表观损失量显著减少44.42 kg·hm^–2，氮素盈余量减少37.70 kg·hm^–2，氮肥表观利用率显著提高16.15%。合理施用炭基肥是贵州烟区优化黄壤氮素管理和保护烟区农田生态环境的有效途径之一。