不同耕作措施对伊犁河谷夏大豆农田土壤碳排放、碳平衡及经济效益的影响

为探明北疆伊犁河谷滴灌条件下促进夏大豆增产增效且实现农田生态系统固碳增汇的适宜耕作措施,于2017年在滴灌条件下,设置翻耕(T)、深松(ST)、翻耕覆膜(TP)与免耕(NT)4种土壤耕作措施,研究4种耕作措施对北疆夏大豆农田土壤呼吸、碳排放量、植株固碳量、经济效益及产量的影响。结果表明:不同耕作措施土壤呼吸速率峰值均出现在花期至结荚期,各处理间夏大豆土壤呼吸速率、呼吸总量、植株固碳总量和产量均以翻耕覆膜最高,深松次之,并均显著高于翻耕与免耕,免耕最低;不同耕作措施夏大豆农田生态系统碳平衡均表现为正碳平衡,在农业生产资料的各项投入中,均以灌溉用电的投入排碳量最高,占各处理的生产资料总排碳量的54.33%~65.24%,其中翻耕覆膜又因增加了地膜的投入,致使其农业生产资料排碳量和成本投入与其余3种处理呈显著性差异(P<0.05),表现为深松处理的经济效益与净碳吸收量最高,翻耕覆膜次之,使得碳的生产力、碳的经济效益、碳的生态效益均以深松最好,总体表现为ST>TP>T>NT;深松与翻耕覆膜均能够显著提升农田生态系统固碳与增产增效。综合考虑经济效益、生产投入以及地膜的回收率,深松具有最大净碳吸收量、最优经济效益与碳效益值,可以优先作为该地区农田实现增产增效以及固碳增汇的耕作措施。     

不同耕作方式下草甸栗钙土燕麦田土壤微生物特征

河北坝上地区高寒半干旱的独特生态环境,土地沙化风蚀严重,作物产量低,土壤微生物的活动尚未有深入研究,尤其是人为干扰下的土壤微生物在作物生长季的动态变化。为了明确耕作方式对草甸栗钙土土壤微生物性状的影响特征,依托定位12a的免耕、深松、常规耕作田间试验基础,通过辅助设置12a免耕、深松后的翻耕处理,监测了燕麦田土壤微生物量碳、活跃微生物量和土壤呼吸速率等性状。结果表明,土壤微生物量碳与活跃微生物量围绕燕麦抽穗期为"W型"时序变化,长期免耕与深松下呈现0—10 cm表层土壤富集微生物量碳的空间分布特征。免耕与深松有利于提高0—10 cm土层土壤微生物量,多年免耕和深松后翻耕能使土层间土壤活跃微生物量差异减小。燕麦田土壤呼吸速率呈现"U型"时序变化,免耕0—10 cm土层呼吸速率具有较其他耕作方式更高的趋势。在燕麦生育期内,土壤呼吸商一直处于较低而平稳的水平,燕麦收获后进入土壤微生物的高活性期;0—10 cm土层翻耕与多年免耕与深松后的翻耕处理土壤呼吸商有高于免耕处理的趋势。翻耕对于促进冷凉区土壤库存养分的活化与适时供应具有重要作用。     

不同秸秆还田和耕作方式对夏玉米农田土壤呼吸及微生物活性的影响

采用基质诱导呼吸法和CO2释放量法,研究了冬小麦季长期不同耕作方式(常规翻耕、免耕和深松)和秸秆处理(秸秆还田和无秸秆还田)对夏玉米田土壤呼吸及微生物活性的影响.结果表明:秸秆还田和保护性耕作主要在O～ 10 cm土层起作用.秸秆还田能明显提高土壤微生物生物量碳和微生物活性,降低呼吸熵,在苗期和开花期提高土壤呼吸,而在灌浆期、腊熟期和收获期降低土壤呼吸;在相同秸秆处理条件下,深松和免耕比常规翻耕能显著降低土壤呼吸和呼吸熵,提高微生物生物量碳和微生物活性.整个生育期,秸秆还田结合保护性耕作能显著提高微生物生物量碳和微生物活性,降低呼吸熵,与常规翻耕无秸秆还田相比,深松秸秆还田和免耕秸秆还田0～10 cm土层微生物生物量碳平均提高了95.8％和74.3％,微生物活性提高了97.1％和74.2％.     

保护性耕作对农田生态系统净碳释放量的影响

以华北平原小麦-玉米两熟地区保护性耕作5年田间定位试验为基础,利用West提出的净碳释放方程对翻耕、少耕和免耕3种耕作方式下农田各项投入造成的碳释放和土壤碳累积进行比较。结果表明:在翻耕、少耕、免耕3个处理下,5年间各项农田投入造成的碳释放分别为312.60、295.4和280.52kg.km-2.a-1,表层30cm土壤的碳储量分别为30.59、32.76和31.61Mg.km-2,农田净碳释放量分别为312.60、-138.59和-76.52kg.km-2.a-1;与翻耕地比较,免耕和少耕地的相对净碳释放量为-236.08和-451.19kg.km-2.a-1;免耕地农田投入的碳减排量(32.08kg.km-2.a-1)为土壤碳增汇量(204.00kg.km-2.a-1)的15.73%,少耕地农田投入的碳减排量(17.19kg.km-2.a-1)为土壤碳增汇量(434.00kg.km-2.a-1)的3.96%。少耕地对减少大气CO2的贡献大于免耕地。     

耕作方式转变对小麦/玉米两熟农田土壤固碳能力的影响

采用大田试验、室内分析与生产调研相结合的方法,研究了耕作方式对农田生态系统固碳能力的影响.结果表明：少、免耕以及秸秆还田等保护性耕作措施有利于土壤有机碳的累积;免耕秸秆还田（NTS）方式0～5 cm土层土壤有机碳累积量比传统耕作（CTA）方式高18.0%,旋耕秸秆还田（RTS）0～5和5～10 cm土层比CTA分别高17.6%和25.0%,而翻耕秸秆还田（CTS）方式10～30 cm土层土壤总有机碳累积量比CTA高31.8%;CTA转变为NTS后,源于农田投入的碳排放减少了54.3 kg·hm^-2·a^-1,而转变为CTS、RTS后,分别增加了46.9 kg·hm^-2·a^-1和34.4 kg·hm^-2·a^-1;综合土壤碳累积与农田投入碳排放可知,传统耕作转变为保护性耕作方式后可实现由“碳源”向“碳汇”的转变,而CTS、RTS、NTS 3种耕作方式中以RTS的固碳能力最强,达1011.1 kg·hm^-2·a^-1.     

不同耕法和培肥措施组合对农田有机碳的影响

通过2009-2012年在河北吴桥开展旋耕、深松、翻耕、免耕4种耕法以及有机肥、秸秆、化肥3种培肥措施的田间定位试验,分析了0 ～ 20 cm耕层土壤总有机碳(TOC)和颗粒有机碳(POC)的变化.结果表明:连年进行耕作处理不同程度地降低了土壤碳的固定,免耕相对能够较好地维持耕层土壤碳的固定;与连续免耕相比,深松一年后免耕2年能够使土壤截留更多的碳,且深松一年后免耕2年处理的TOC和POC比连续免耕3年的处理分别高8％和2％;翻耕一年后免耕2年有利于土壤碳的恢复,其TOC与连续3年免耕的TOC比值能够从0.74恢复到0.93,其POC与连续3年免耕的POC比值能够从0.59恢复到0.94.维持耕层土壤碳固定效果最好的培肥措施是有机肥+化肥,其次是秸秆+化肥,单施化肥最差.综合来看,在华北平原有利于土壤碳固定的耕法和培肥措施组合是,深松一次后施行2年的免耕,同时配合有机肥或秸秆还田.     

渭北旱塬小麦产量和土壤水分对保护性耕作的响应模拟

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型长周期定量模拟研究了1980—2009年渭北旱塬连作麦田夏闲期深松、免耕和翻耕等保护性耕作对冬小麦产量和土壤水分的影响.结果表明:在30年模拟研究期间,不同耕作方式下渭北旱塬冬小麦产量和年度耗水量呈波动性下降趋势,深松处理产量和水分利用效率最高,30年平均值分别为3.33 t·hm-2和8.50kg·hm-2·mm-1,其次为翻耕,免耕效果最差;深松处理麦田年度耗水量稍高于免耕和翻耕,冬小麦田0~3 m土层土壤有效含水量呈现强烈的季节性波动降低趋势,免耕处理蓄水保墒效果最好,0~3 m土层土壤有效含水量平均为89.5 mm,深松次之,翻耕最差.麦田0~1 m土层土壤湿度随季节降水呈波动性变化,1~3 m土层土壤湿度较为稳定,不同耕作处理间差异不大.长期连作小麦田深松处理的产量和水分综合效应最好,为渭北旱塬麦田最适宜的保护性耕作模式.     

残茬覆盖与耕作方式对夏玉米叶片衰老代谢和籽粒产量的影响

对小麦机械收获后残茬覆盖与不覆盖两种条件下免耕、翻耕和播种行深松3种土壤耕作方式的夏玉米开花后叶片衰老生理特性和籽粒产量进行了研究。结果表明,残茬覆盖和深松耕作的玉米叶片SOD和POD活性提高、MAD含量降低、叶绿素和可溶性蛋白质含量高、降解速度慢,维持了叶片后期较高的生理功能。最终开花后干物质生产量和玉米籽粒产量表现为：覆盖显著高于不覆盖,深松显著高于翻耕和免耕,残茬覆盖与深松结合效果最好。     

耕作方式对华北寒旱区燕麦田杂草群落结构的影响

为了明确不同耕作方式对燕麦田杂草群落结构及作物生产的影响,依托华北寒旱区定位10年的免耕、深松、翻耕田间试验,并设置10年免耕后翻耕和10年深松后翻耕处理,监测了2种土壤类型下燕麦田不同耕作方式的杂草总密度、优势杂草种类、杂草多样性指数和生物量以及燕麦产量.结果表明: 区域杂草群落结构以狗尾草为主;长期免耕下燕麦田不同生育期杂草密度为翻耕的2.20～5.14倍,而长期免耕或深松后翻耕处理的杂草密度与翻耕差异不显著.免耕下砂质栗钙土与壤质草甸栗钙土燕麦田的杂草Shannon多样性指数分别达0.429和0.531,免耕下杂草生物量是翻耕处理的1.35和2.26倍,而燕麦生物产量较翻耕处理减少22.3%和46.2%.表明耕作方式与土壤类型共同决定杂草群落特征.华北寒旱区长期免耕具有促进农田植物群落自然演化、容蓄多年生宿根类杂草的特征,而翻耕具有降低一年生杂草密度、灭除浅位性宿根杂草、激发深位性宿根杂草的特征;杂草多样性与作物高产性相悖演化.     

保护性耕作对农田土壤水分和冬小麦产量的影响

保护性耕作是提高土壤蓄水保墒能力并增加作物产量的重要农艺措施之一.基于河南省长期定位试验2011-2016年数据,分析不同耕作措施(传统耕作、免耕和深松处理)对土壤水分、作物产量和水分利用效率的影响.结果表明: 2011-2016年免耕和深松耕作处理下冬小麦拔节期平均相对保墒率分别为7.3%和-0.68%,且免耕较传统耕作显著提高了冬小麦拔节期0～60 cm土壤贮水量.与传统耕作相比,免耕提高了冬小麦拔节期、扬花期、灌浆期和成熟期0～100 cm土壤平均含水量,而深松耕作并未明显提高冬小麦拔节期土壤平均含水量.此外,免耕较传统耕作能够显著提高冬小麦产量和水分利用效率,尤其在较干旱年份其增产效果更优.因此,免耕的蓄水保墒及增产效果在较干旱年份明显优于深松耕作.     

不同耕作方式下长期秸秆还田对旱作春玉米田土壤碳、氮、水含量及产量的影响

为了探索渭北旱塬春玉米田保护性轮耕模式的土壤培肥效果和增产增收效应,于2007—2014年在陕西合阳实施了秸秆覆盖或还田条件下免耕/深松(NT/ST)、深松/翻耕(ST/CT)、翻耕/免耕(CT/NT)、连续免耕(NT)、连续深松(ST)和连续翻耕(CT)等6种耕作处理田间定位试验,测定并分析了2010—2014年玉米收获期各耕作处理下0～60 cm土壤有机碳、氮储量,0～200 cm土层土壤含水量变化及春玉米产量差异.结果表明: 6种耕作处理中以NT/ST处理增加土壤有机碳和全氮储量最为明显.与2007年试验前相比,6种耕作处理均增加了0～60 cm土层土壤有机碳储量,5年平均值增幅为12.3%～28.3%,5种保护性耕作处理土壤有机碳储量5年平均值较CT对照处理显著增加7.1%～13.2%.NT/ST、ST/CT、CT/NT等3种轮耕处理和NT处理0～60 cm土层土壤氮储量5年平均值较试验前增加2.5%～7.3%.NT/ST、ST/CT、CT/NT、NT和ST处理土壤氮储量5年平均值比连续翻耕增加3.6%～11.1%.5种保护性耕作处理土壤含水量较CT处理依次增加5.7%、2.3%、2.0%、5.5%和4.4%,以NT/ST处理土壤含水量最高.6种耕作处理春玉米平均产量表现为NT/ST>ST/CT>ST >NT>CT/NT>CT,以NT/ST处理最高,分别较其他5种处理显著增产4.2%、13.0%、11.3%、4.7%和13.8%;经济效益平均表现为NT/ST>ST/CT>ST>NT>CT/NT>CT.在6种耕作处理中,免耕/深松轮耕处理在改善土壤环境质量、提升土壤肥力和增产增收方面都表现出优越性,为旱作春玉米田较适宜的土壤轮耕模式.     

豫南雨养区小麦-玉米周年不同耕作模式生态价值评估

以豫南雨养农业区小麦-玉米周年耕作模式为研究对象,以2007—2014年连续7年的大田定位试验数据为基础资料,利用货币归一化方法,对不同耕作模式农田生态系统服务功能价值进行估算。试验处理为两季秸秆均不还田的传统翻耕、不覆盖/不深松+覆盖/免耕、覆盖/不深松+不覆盖/免耕、不覆盖/深松+不覆盖/免耕、覆盖/深松+覆盖/免耕及不覆盖/不深松+还田/旋耕6个模式。主要估算了各模式的农产品服务价值、积累有机质功能价值、养分积累和循环功能价值、涵养水分功能价值和调节大气功能价值。结果表明,覆盖/深松+覆盖/免耕的农田生态系统各项服务价值均最高,总价值也最高,达到49326元·hm-2,其次是传统翻耕模式为45345元·hm-2,然后依次是不覆盖/深松+不覆盖/免耕、不覆盖/不深松+覆盖/免耕、覆盖/不深松+不覆盖/免耕,不覆盖/不深松+还田/旋耕模式最低,只有41440元·hm-2。两季秸秆覆盖还田+深松+免耕播种模式生态服务总价值分别比其他模式依次高8.78%、9.67%、13.46%、13.57%、19.03%,均达显著或极显著水平。说明两季秸秆粉碎覆盖还田、小麦免耕播种结合玉米季深松模式,适合豫南雨养农业区的区域生态气候特点和生产实际,适宜推广应用。     

机械化保护性耕作条件下土壤质量的数值化评价

通过9年的长期田间定位试验研究了陕西关中平原中部冬小麦 夏玉米轮作条件下深松耕（ST）、旋耕（RT）、秸秆还（SR）、免耕（NTS）等保护性耕作措施及传统耕作（TT）对土壤理化性状和作物产量的影响,并采用主成分分析方法进行土壤质量的综合评价.结果表明：与传统耕作相比,保护性耕作模式提高了土壤肥力质量,改善了土壤物理环境条件;显著提高了土壤脲酶和碱性磷酸酶的活性;除秸秆覆盖免耕处理的玉米和小麦产量低于传统耕作外,其他保护性耕作措施均不同程度地提高了作物产量,其中小麦增产13%～28%,玉米增产3%～12%.与传统耕作相比,保护性耕作土壤质量指数提高了19.8%～44.0%.综合考虑经济效应和生态效益,隔年深松、秸秆粉碎联合旋耕作业以及秸秆覆盖联合深松作业不仅能增加作物产量还可改善土壤质量,可在研究区进行推广应用.     

渭北旱塬农田不同耕作模式对土壤性状、玉米产量和水分利用效率的影响

通过渭北旱塬黑垆土8年定位试验,研究了秸秆还田下6种耕作方式,即连年翻耕(CT/CT)、免耕(NT/NT)、深松(ST/ST)和免耕/深松(NT/ST)、翻耕/免耕(CT/NT)、翻耕/深松(CT/ST)对土壤团聚体、有机碳、作物产量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:与CT/CT相比,NT/NT、ST/ST及3种轮耕措施减小了土壤力稳性团聚体的平均质量直径;NT/NT、ST/ST和NT/ST措施增加了20～50 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体的含量(WR_0.25)和平均质量直径,降低了土壤团聚体结构破坏率(PAD).在0～10 cm土层,NT/ST、CT/NT、NT/NT和ST/ST处理土壤有机碳含量显著高于CT/CT处理.随着土层加深,各耕作处理土壤有机碳含量下降,但3种单一耕作处理(ST/ST、NT/NT和CT/CT)下降幅度大于3种轮耕处理(CT/NT、ST/CT和NT/ST).与CT/CT相比,其他5种耕作方式均增加了农田0～200 cm土层的土壤蓄水量、作物产量和水分利用效率,其中,NT/ST处理作物产量和WUE分别显著提高了15.1%和27.5%.相关分析表明,玉米产量、WUE与0～200 cm土层生育期和休闲期的蓄水量呈显著正相关,且生育期蓄水量与0～50 cm土层的WR_0.25呈显著正相关,与PAD呈显著负相关;其中,20～50 cm土层的WR_0.25、PAD与玉米产量、生育期蓄水量以及WUE关系最密切;生育期蓄水量和WUE还与0～10 cm土层的有机碳含量呈显著正相关.综合考虑不同耕作措施对土壤结构、作物产量和水分利用效率的影响,免耕/深松是最适宜于渭北旱塬区黑垆土春玉米种植的耕作方式.     

不同耕作方式对内蒙古旱作农田土壤性状及作物产量的影响

2005—2008年在内蒙古清水河县进行了定位试验,研究了不同耕作方式下土壤微生物量及土壤营养指标、作物产量的年际变化。结果表明:免耕有利于提高土壤微生物量碳、氮、磷含量,2007和2008年不同耕作方式0～10cm土层土壤微生物量均表现为免耕留高茬覆盖>免耕留低茬覆盖>免耕留高茬>免耕留低茬>传统耕作;免耕有利于提高土壤有机质和土壤养分含量,2007和2008年不同耕作方式0～10cm土层土壤有机质和养分含量均表现为免耕留高茬覆盖>免耕留低茬覆盖>免耕留高茬>免耕留低茬>传统耕作,实施免耕的前3年,玉米产量不稳定,甚至造成玉米减产,第4年免耕增产效应有所显现;不同保护性方式下土壤指标与玉米产量之间的相关度较好,通径分析得知土壤全氮、全磷、速效磷及微生物量碳对玉米产量起直接作用,其中尤以土壤微生物量碳的作用最大;免耕有利于改善内蒙古农田旱作区的土壤生态环境,提高土壤肥力。     

不同耕作措施下旱地农田土壤呼吸及其影响因素

为探讨耕作措施对旱地农田土壤呼吸的影响,采用动态气室法在山西寿阳地区对秸秆还田、免耕覆盖、浅旋耕、常规耕作4种耕作措施下玉米生长季土壤呼吸及影响因子进行了测定和分析。结果表明,4种耕作措施下土壤呼吸速率的日和季节变化规律明显,均呈单峰型,呼吸速率的日峰值出现在11:30 13:30,呼吸速率的季节峰值出现在7月上旬至中旬。浅旋耕、秸秆还田、常规耕作、免耕覆盖措施整个生长季平均土壤呼吸速率分别为2.82、2.77、2.64μmolCO.2m-.2s-1和2.49μmolCO.2m-.2s-1,处理间无显著差异。研究结果还显示土壤温度和湿度是影响旱地农田土壤呼吸的主要因子,二者分别解释了土壤呼吸季节变化的55%78%,20%43%。4种措施下土壤呼吸的温度敏感系数Q10值在2.19 3.07之间,大小依次为免耕覆盖浅旋耕秸秆还田常规耕作。对水分的敏感性依次为免耕覆盖秸秆还田浅旋耕常规耕作。     

夏闲期轮耕对小麦田土壤水分及产量的影响

2007-2010年在宁南旱区研究了夏闲期免耕/深松/免耕(T1)、深松/免耕/深松(T2)、连年翻耕(CT)3种耕作方式对麦田土壤水分及产量的影响.结果表明:经过3年夏闲期T1和T2处理后,农田土壤蓄水效率平均分别较连年翻耕处理提高15.2％和26.5％;T1和T2处理的降水潜在利用率较高,分别达到37.8％和38.5％,降水生产效率平均分别较连年翻耕处理提高9.9％和10.7％.夏闲期轮耕能显著降低休闲期的土壤无效蒸发,有效保蓄小麦生长期的土壤水分.在冬小麦生长前期,T1和T2处理0～200 cm土层土壤水分平均分别较连年翻耕处理增加6.8％和9.4％;在拔节-抽穗-灌浆期,与连年翻耕处理相比,两处理可显著提高0 ～ 200 cm土层土壤蓄水量,对作物产量的贡献率较高.不同轮耕模式在增加作物耗水量的同时也提高了作物产量及水分利用效率,与CT处理相比,3年T1和T2处理作物耗水量平均分别提高5.2％和6.1％,产量分别增加9.9％和10.6％,作物水分生产效率分别提高4.5％和4.3％.相关分析表明,在干旱缺水的宁南地区,冬小麦播种期、拔节-抽穗-灌浆期的土壤蓄水量可显著影响产量,尤其抽穗期的土壤蓄水量对产量的影响更大.     

豫南雨养区周年不同耕作模式对小麦花后干物质动态和产量的影响

以玉米-小麦周年耕作模式为研究对象,于2006-2009年进行了连续4年的大田定位试验,设置了传统翻耕、不覆盖/不深松+覆盖/免耕、覆盖/不深松+不覆盖/免耕、不覆盖/深松+不覆盖/免耕、覆盖/深松+覆盖/免耕以及不覆盖/不深松+还田/旋耕6个模式,研究了豫南雨养区玉米-小麦周年不同耕作模式对小麦花后于物质积累转化、籽粒灌浆及产量的影响.结果表明:传统翻耕和覆盖/深松+覆盖/免耕两种模式绿叶持续时间最长,营养器官的干物质积累均比其他模式高且差异达到显著水平(P＜0.05);营养器官花前贮藏物质的运转量也均高于其他模式,营养器官花后同化物运转量和运转率比覆盖/不深松+不覆盖/免耕模式高11.9％、11.7％,比不覆盖/不深松+还田/旋耕模式高11.6％、11.4％,均达到极显著水平(P＜0.01);花后同化物对籽粒产量的贡献率比不覆盖/不深松+还田/旋耕和覆盖/不深松+不覆盖/免耕高8.4％、7.9％和8.8％、8.3％,均达到显著水平(P＜0.05);产量也以这两种模式最高,达到7545.0 kg·hm-2和7480.5 kg·hm-2,比不覆盖/不深松+还田/旋耕模武分别增产14.8％和13.8％,达到极显著水平(P＜0.01).综合来看,覆盖/深松+覆盖/免耕模式具有较好的蓄永保墒和土壤培肥效果,能促使营养器官干物质积累和花后同化物向籽粒的转移,实现高产高效.     

不同耕作方式和秸秆还田对麦田土壤有机碳含量的影响

通过两个生长季试验,研究了不同耕作方式和秸秆还田及其交互效应对小麦全生育期0～20 cm土壤有机碳含量的影响.结果表明：小麦不同生育时期0～20 cm土层有机碳含量呈明显的动态变化;秸秆还田各处理的有机碳含量都高于无秸秆还田处理;保护性耕作措施土壤有机碳增加量显著高于传统翻耕.除传统翻耕处理外,各处理0～10 cm土层的有机碳含量都高于10～20 cm土层,秸秆还田各处理0～10 cm土层有机碳含量表现为深松(PS)＞旋耕(PR)＞免耕(PZ)＞耙耕(PH)＞传统翻耕(PC),而10～20 cm土层表现为传统翻耕(PC)＞深松(PS)＞旋耕(PR)＞耙耕(PH)＞免耕(PZ),说明保护性耕作措施能提高0～10 cm土层的有机碳含量.多因素方差分析表明：耕作因素、秸秆因素和两者交互效应在不同生育期对0～20 cm土层的有机碳含量都有显著影响.     

土壤有机碳和微生物群落结构对多年不同耕作方式与秸秆还田的响应

土壤有机碳对维持陆地生态系统功能和缓解土壤退化问题至关重要,土壤微生物参与土壤有机碳的循环过程,而耕作方式与秸秆还田影响土壤有机碳和微生物群落.本试验采用裂区试验设计,耕作方式为主区,分别设深松(ST)和旋耕(RT)处理,副区为秸秆还田量,分别设秸秆全还田(F)和秸秆不还田(0)处理,采用Illumina测序技术测定土壤微生物群落结构和固碳功能基因,并测定了2012—2017试验年间土壤有机碳含量.结果表明: 1)深松耕作和秸秆还田均显著提高了pH、微生物生物量碳、总氮、粉粒含量、黏粒含量,而显著降低了砂粒含量; 2)试验年间各处理的土壤有机碳(SOC)含量均呈增加趋势,但与旋耕耕作和秸秆不还田处理相比,深松耕作和秸秆还田处理的平均有机碳增量分别显著提高30.6%和33.2%; 3)土壤中最丰富的细菌类型为变形菌门,其次为酸杆菌门和芽单胞菌门; 4)深松秸秆还田处理(STF)具有较高的微生物多样性; 5)除砂粒含量外,土壤pH、微生物生物量碳、总氮、粉粒和黏粒含量均促使深松秸秆全还田处理下的微生物群落结构向着有利于有机碳积累的方向发生变异; 6)除二糖和寡糖代谢途径外,CO₂固定、发酵、主要碳水化合物代谢、一碳代谢、糖醇、有机酸、糖苷水解酶类的代谢功能基因丰度均表现为深松耕作显著高于旋耕,且均与土壤有机碳呈正相关关系.因此,深松结合秸秆还田能够改善土壤基本性质与土壤微生物群落结构,有利于增加土壤固碳能力和解决土壤退化问题.