黄土高原是推广保护性耕作以保持水土、固碳减排、维护农业可持续发展的重要区域之一,但实施秸秆覆盖及免耕对旱作条件下生农田土壤呼吸的影响及机制尚不清晰。本研究于2014~2016年采用LI-8150多通道土壤碳通量测量系统对黄土高原典型保护性耕作农田的土壤呼吸进行了连续定位观测,以探讨秸秆覆盖及免耕对土壤呼吸动态的影响。结果对于揭示保护性耕作对农田土壤呼吸动态的影响,指导保护性耕作措施推广应用具有积极的意义。研究获得以下主要结果:(1)选取2014年7月~8月传统耕作(T)、传统耕作加半量前茬秸秆覆盖(TS)、免耕(NT)和免耕加半量前茬秸秆覆盖(NTS)4个处理土壤呼吸数据,分析土壤干湿交替对不同耕作措施下农田土壤呼吸的影响。结果表明,土壤干湿交替过程中,T、TS、NT和NTS处理下干旱阶段土壤呼吸日平均速率分别为2.16、3.56、2.26和2.45μmol CO2 m-2·s-1,湿润阶段变为2.09、5.31、2.80和3.56μmol CO2 m-2·s-1。干湿交替瞬间秸秆覆盖处理(TS和NTS)土壤呼吸动态变化与无秸秆覆盖处理(NT和T)具有明显差异。干旱阶段土壤呼吸与土壤温度呈负相关、与土壤水分呈正相关关系,湿润阶段均相反,秸秆覆盖及免耕条件下土壤呼吸对土壤温度和水分的敏感性降低。(2)选取2016年3月~2016年9月,免耕(NT)、免耕加半量前茬秸秆覆盖(NTS)、免耕加全量前茬秸秆覆盖(NTSW)和传统耕作加半量前茬秸秆覆盖(TS)等4个处理土壤呼吸数据,分析作物生长季保护性耕作措施对土壤呼吸动态的影响。NT、NTS、NTSW和TS处理平均土壤呼吸速率分别为3.16、4.37、4.63和4.46μmol CO2 m-2·s-1;平均土壤呼吸温度敏感性(Q10)值为2.05~2.38,在全量覆盖秸秆处理(NTSW)下最低;平均土壤温度分别为20.74、18.63、19.93和20.44℃,平均土壤体积含水量分别为23.71%、23.84%、25.78%和21.41%,免耕加秸秆覆盖处理(NTS和NTSW)抑制温度波动和保水效果显著(p<0.001)。免耕处理下土壤呼吸随着秸秆覆盖量的增加而显著增加;相同秸秆覆盖量下,免耕处理下土壤呼吸高于传统耕作,生长季土壤温度和土壤湿度共能解释59%~70%的土壤呼吸变化,其中土壤含水量较低的NT和TS主要受到土壤温度的调控,NTS和NTSW受土壤温度和土壤湿度的共同调控。(3)选取2015年12月~2016年3月NT、NTS、NTSW和TS等4个处理土壤呼吸数据,分析作物非生长季保护性耕作措施对冻融条件下土壤呼吸动态的影响。在非生长季NT、NTS、NTSW和TS处理平均土壤呼吸速率分别为0.26、0.36、0.30和0.40μmol CO2 m-2·s-1,分别占全年土壤呼吸的7.49%、7.50%、5.99%和8.11%,平均Q10值分别为3.88、3.80、3.00和5.38,传统耕作处理(TS)下土壤呼吸和Q10值均最大;平均土壤温度分别为-0.92℃、-0.04℃、-0.30℃和-0.84℃,平均土壤体积含水量分别为21.14%、22.43%、18.08%和22.72%。非生长季土壤呼吸受温度影响大于生长季,温度调控的水分物态变化导致的冻融循环现象对土壤呼吸也有重要影响。NT、NTS、NTSW和TS处理分别经历了20、10、11、15次冻融循环事件,冻融循环时期Q10值分别为4.89、7.19、4.08和6.43,分别占全年土壤呼吸的1.27%、0.45%、0.35%和0.97%;而封冻时期Q10值分别为57.40、9.91、9.39和24.89,大于冻融循环时期,并且NT和TS处理下Q10值远高于NTS和NTSW。综上所述,免耕加秸秆覆盖处理(NTS和NTSW)抑制温度波动、保水效果显著,并降低了土壤呼吸的温度敏感性,使得相同秸秆覆盖量下NTS处理土壤呼吸低于TS处理。秸秆覆盖及免耕对生长季和非生长季土壤温度和土壤含水量影响相似,但对土壤呼吸影响不同:全年土壤呼吸表现为NTSW>TS>NTS>NT,土壤呼吸在生长季随秸秆覆盖量的增加而增加,NTSW处理下最高,而在非生长季TS处理下最高。随着气候变化,干湿循环和冻融循环现象对土壤呼吸也有重要影响。