在典型的保护性耕作田间管理和轮作实践中,研究土壤有机碳（SOC）及其相关组分的特征以及秸秆还田对土壤团聚体稳定性的影响,对于维持任何农业生态系统的土壤质量至关重要。保护性耕作制度包括秸秆还田和耕作方式可以显著改变土壤有机碳含量、储量、活性有机碳库和土壤稳定团聚体。自从秸秆还田管理以来,健康土壤和植物生产所需的适当秸秆用量仍然未知。土壤的可持续管理可以通过保护性耕作实践来实现,包括免耕（NT）和免耕+秸秆覆盖（NTS）。为了进一步了解秸秆还田对保护性农田的影响,开展了本研究。有机碳含量及其相关组分和团聚体稳定性的测量和研究能够使我们更好地评估土壤结构退化的风险。依托甘肃农业大学在中国甘肃省定西市附近的李家堡镇进行的长期保护性耕作田间试验,本研究试验点设置为裂区,以研究添加秸秆对土壤和作物的一些主要参数的影响和特征,包括土壤理化性质和团聚体稳定性,并确定SOC的最佳阶段与研究参数之间的关系。两种主要的耕作类型加秸秆（传统耕作秸秆还田-TS和免耕秸秆还田-NTS）和四种不同的秸秆还田处理水平;不添加秸秆（NSA 0x）、低秸秆添加量（LSA 1x）的比率为3500 kgha-1、中等秸秆添加量（MSA 2x）的比率为低秸秆添加量的二倍为7000kgha-1和高秸秆添加量（HSA 3x）的比率为低秸秆添加量的三倍为10500 kgha-1作为主要处理因子。处理设置在已经有序存在的田间小区旁,该试验在2019年和2020年种植季节进行了两季轮作试验,分别种植春小麦和豌豆。在试验开始时,对可能影响两种耕作田（NTS和TS）土壤物理和化学性质研究结果的所有潜在变量进行的初步分析表明,沙和淤泥的比例显著（p＜0.05）。这两种农田土壤的碳酸钙（Ca CO3）浓度、p H值和EC值均比较高。NTS处理土壤的有机碳和总有效氮含量显著高于TS处理（p＜0.05）。NTS和TS两个处理农田的C/N比分别为8.48和8.28,差异不显著。NTS和TS两个处理农田的平均有机碳和氮储量分别为13.37 mg C ha-1和1.50 mg N ha-1。添加秸秆对土壤容重和总孔隙度的初步结果表明,不同秸秆还田方式的土壤容重存在显著差异（p＜0.05）。与NSA 1x、LSA 2x和HSA3x相比,MSA 2x处理对土壤容重和总孔隙度下降的影响最为显著。产量分析表明,秸秆添加量对耕作农田的产量影响显著,尤其是在春小麦田,NTS处理农田的粮食产量高于TS处理农田。在小麦农田中,NSA 0x和LSA 1x处理下的产量较高,而在豌豆农田中,LSA 1x和MSA 2x处理下的产量较高且差异显著。从该研究中可以明显看出,与TS处理相比,NTS处理对与碳相关的大多数参数的影响表现出更高的敏感性。研究进一步表明,NTS农田的SOC含量显著高于TS农田,研究区域内SOC含量的范围为5.56-20.77 g kg-1。在这项直接研究中,LSA 1x处理时SOC的含量更高,秸秆还田处理SOC含量的变化趋势为LSA 1x＞NSA 0x＞MSA 2x＞HSA 3x。一些碳组分的研究结果表明,土壤表层MBC含量在LSA 1x处理时比NSA 0x或HSA 3x高20%。该研究也发现,耕作方式和秸秆添加量对POC组分的影响最大,且在NTS处理农田的上层土壤中极为显著。同样,本研究也发现了处理对团聚体指数影响的相关结果。添加秸秆处理和耕作方式对LI、CPI和SCMI有显著影响。研究所得SCMI顺序为LSA 1x＞MSA 2x＞HSA 3x＞NSA 0x;LSA 1x处理下SOC累积储量最高,而NSA 0x处理下SOC的累计储量最低。FTIR光谱分析结果表明,不同秸秆添加处理影响的结果差异不太显著。LSA 1x处理中C-H键的相对强度较高,而C=O键的振动变化则呈相反的趋势。低添加量秸秆处理能更有效地增加土壤疏水性指数和提高土壤有机质的活性。在TS处理农田中,随着土壤团聚体粒径的减小,团聚体强度值减小,芳香族和脂肪族的比例增加,这使得结构更加复杂。无论是干筛法还是湿筛法,添加秸秆处理和耕作方式都会显著影响土壤团聚体的分布。NTS处理的团聚体粒径较小,且大于5mm、2-5mm和1-2mm的土壤粒径间差异显著。但是,当团聚体粒径较小为0.25-0.5 mm和＜0.25 mm时趋势发生变化,其中NTS处理记录的团聚体粒径值较高。添加秸秆处理和耕作方式交互作用下,土壤团聚体的MWD和GWD存在显著差异。在两个种植季节,不同秸秆添加处理在NTS和TS之间存在显著差异。秸秆添加量为LSA 1x(4.82 g kg-1)和MSA 2x(4.46 g kg-1)处理的EOC显著升高。相关结果表明,在两个种植季节的TS和NTS处理农田大于5mm和2-5mm的较大颗粒中SOC含量最高;在2020年第二季种植季豌豆土壤团聚体中有机碳含量增加。在两种耕作方式下,土壤大团聚体中有机碳含量高于土壤微团聚体;同样的结果表明,团聚体粒径的减小会导致团聚体中土壤有机碳含量的降低,但团聚体粒径大于0.25mm的除外。为了更好地了解研各究参数之间的关系,对各种分析进行了相关性分析。土壤有机碳及其相关组分在TS和NTS两种耕作方式农田中均表现出显著的正相关关系。在耕作农田中,NTS处理下变量SOC与EOC、POC与MBC、MBC与SOC之间存在显著的正相关关系,相关系数在0.91**以上;而在TS处理农田中,EOC与SOC、MBC与DOC、POC与EOC之间存在显著的正相关关系。SOC与不同团聚体粒径、MWD、GMD和FD间均呈显著正相关（p（27）0.05,p（27）0.01）。然而,除FD与粒径为0.5-1 mm团聚体显著相关外,与大多数土壤团聚体粒径无显著关系。主成分分析（PCA）也证实了本研究的早期发现,即LSA 1x处理对添加秸秆的处理效果有显著影响。本研究的主要结论有,在秸秆还田保护区中,秸秆添加水平有上限,添加更高水平的秸秆(7000 kg ha-1以上)不会对土壤有机碳及其相关组分产生积极影响。此外,人们研究发现,NTS处理农田对秸秆添加处理的应用更为敏感,并且会影响预期结果。作物类型不受处理的影响,因为研究发现添加秸秆处理对两种作物的影响有相似的变化趋势。低秸秆添加和无秸秆添加对耕作农田的影响中,尤其是NTS处理显著提高了稳定性大团聚体的形成过程、团聚体组分稳定性以及大团聚体组分中SOC的含量,这可能是一种通过保护其物理结构来改善SOC固存的方法。本研究进一步证明,更高水平的秸秆还田量对土壤或作物产量没有影响或无显著影响。它还提供了一个新的贡献,解释了秸秆还田如何与添加秸秆的保护性耕作系统中非常重要的有机碳成分及其组分相关的特征和影响。这些发现对于增加新的证据以支持秸秆还田的积极作用以及秸秆还田的应用受到限制这一事实至关重要。