人为调控措施(如秸秆还田、长期施用有机肥等)不仅影响土壤肥力,而且还可以影响土壤有机碳的积累能力。本论文以浙江水网平原区稻麦轮作农田土壤上建立的长期定位试验点为研究平台,通过物理分组和化学结构表征相结合,研究长期单施化肥(NPK)、单施秸秆(RS)、单施栏肥(OM)、秸秆与化肥配施(NPKRS)、栏肥与化肥配施(NPKOM)措施下0~20 cm土壤各组分有机碳库和各形态磷素的变化特征,以期为提高土壤肥力以及研究农业土壤对全球碳循环的影响提供理论依据。主要研究结果如下:(1)对长期施肥措施下土壤团聚体及其有机碳分布进行研究。研究结果表明,与不施肥对照(CK)相比,NPKOM、NPKRS、OM和RS处理均显著(p<0.05)提高了>2 mm和2~0.25 mm水稳定性大团聚体的含量和团聚体平均重量直径,强化了团聚体对土壤有机碳的物理保护作用。此外,长期有机无机配施(NPKOM和NPKRS)处理显著提高了各个粒级团聚体中有机碳含量,并且显著增加水稳定性大团聚体有机碳的贡献率,而长期单施化肥和单施秸秆处理并未有效增加土壤总有机碳含量。不同施肥处理下,2~0.25 mm粒级团聚体有机碳占土壤总有机碳的34.2%~48.6%,是土壤有机碳的主要载体。利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)技术对2~0.25 mm和<0.053 mm团聚体进行结构表征,发现长期单施有机肥或者有机无机配施下芳香族C较CK提高了29.9%~45.2%,较NPK处理提高了22.3%~36.6%,提高了土壤有机碳的化学稳定性。(2)对长期施肥措施下土壤各颗粒组分有机碳含量及其化学结构进行研究。研究结果表明,与CK处理相比,NPKRS、NPKOM、NPK和OM处理均显著(p<0.05)增加了砂粒(2~0.02 mm)、粉粒(0.02~0.002 mm)和黏粒(<0.002 mm)组分中有机碳含量;而RS处理仅显著增加砂粒组分有机碳含量。此外,与单施化肥处理相比,有机肥和化肥配施促进了新增有机碳在粉粒和黏粒组分的分配,更有利于新增有机碳的稳定。应用13C核磁共振波谱技术进行结构表征,结果表明粉粒和黏粒组分有机碳的化学结构存在明显差异,粉粒组分烷氧碳、芳香碳的相对含量高于黏粒,而烷基碳、羰基碳的相对含量低于黏粒。长期有机肥与化肥配施下粉粒和黏粒烷基碳相对含量较单施有机肥处理分别降低9.1%~11.9%和13.7%~19.9%,烷氧碳的相对含量则分别增加2.9%~6.3%和13.4%~22.1%,表明有机肥与化肥配施处理降低了粉粒和黏粒组分有机碳的分解程度。长期单施化肥处理下粉粒和黏粒组分有机质的芳香度和疏水性低于单施有机肥处理和不施肥处理,有机质的矿化稳定性较低。(3)对长期施肥措施下土壤各形态磷素变化特征进行研究。研究结果表明长期不同施肥处理中,化肥和栏肥(无论单独施用还是与其他磷肥配施)都可以显著(p<0.05)增加土壤中总磷、Olsen P(Olsen磷)和M3 P(Mehlich磷)的含量,其中以NPKOM处理下增幅最大。此外,化肥与栏肥配施处理可提高磷肥利用率并减少其流失比例。Hedley磷分级结果表明浙江水网平原稻麦轮作土壤中活性形态磷占5.8%~16.4%,非活性形态磷占62.4%~81.9%。由此可见,该农田土壤中对植物有效的磷源不足,磷的有效性较低。此外,各施肥处理中,NPKOM处理不仅显著增加了活性形态、中稳活性形态以及非活性形态磷的含量,还同时降低了土壤中非活性形态磷的比例以及土壤中残留磷肥在非活性磷库的分配,是提高土壤磷有效性较为有效且合理的施肥措施。