增加有机物料投入以提高农田土壤有机碳（SOC）固持,是维持和提升土壤肥力、调节生态系统碳循环及缓解全球气候变化的重要手段。SOC固持既受到管理措施（化肥施用、有机物料投入数量和方式等）的影响,也受到环境因子如雨热条件、土壤性质、土壤养分有效性等的制约。迄今,关于农田土壤有机物料输入后对土壤肥力尤其是SOC固持的影响及机制的研究已开展了大量工作,在揭示有机物料腐解、原SOC矿化及新SOC形成等过程的影响因子及驱动机制方面不断取得新的进展。然而,关于SOC固持与主导该过程的物理、化学及微生物机制十分复杂,仍有诸多科学问题有待深入阐明;从实际生产的角度,虽然有机物料配合化肥施用已成为常规的养分管理和土壤培肥措施,但具体到特定的地域和生产体系,对培肥措施的完善还需要提供针对性更强的科学证据。对我国黄土高原地区冬小麦生产体系而言,常用的化肥与有机肥配合施用对作物生产和地力提升效应的研究虽然很多,但是基于长期定位试验把休闲期绿肥种植翻压、化肥施用与秸秆还田或有机肥施用结合起来,针对它们的单一或配合后的复合效应开展的研究还很缺乏。因此,开展揭示该区域有机物料还田与化肥施用配合的作物产量效应以及影响SOC固持的效应与机制的田间实证研究,既可以为促进农田土壤固碳、实现地力提升与缓解气候变化提供科学依据,又可以为农业生产实现高产-高效-绿色发展目标凝练实用技术。为此,我们以黄土高原半湿润易旱区冬小麦生产体系为研究对象,在雨热条件、土壤类型有较大差异的两个区域分别进行田间定位试验。2016～2019年在长武（黑垆土,海拔约1200 m、干燥度约2.5）进行了垄覆沟播与平衡施肥条件下夏休闲期翻压绿肥、秸秆还田、有机肥施用对小麦生长、水肥利用效率、SOC固持的影响研究,重点揭示平衡施肥条件下绿肥翻压、有机物料还田以及多种措施配合的主效应、互作及可能机制;而在杨凌（塿土,海拔约500 m、干燥度约1.5）,首先基于2002～2016年的定位试验,主要研究多年秸秆覆盖还田(每年还田量为4500 kg hm-2)、不同氮肥施用量(0、120、240 kg hm-2)对小麦产量、土壤结构、SOC固持等的影响;其次,基于前14年不同氮肥用量(0、120 kg hm-2)引起的土壤肥力差异,在2016～2019年期间进行了培肥措施(秸秆还田,7500 kg hm-2;有机肥施用,30000 kg hm-2)、不同氮肥施用量(0、120 kg hm-2)对冬小麦产量、SOC固持的影响及机制研究。主要结果如下:1.夏闲期翻压豆科绿肥与有机培肥措施相配合的试验是在施用NPK肥和垄覆沟播条件下开展的,连续3个生长季（2016～2017、2017～2018、2018～2019）均为平水年（降雨量约300 mm）,2018年4月初发生严重冻害,我们的研究发现,（1）与不种植绿肥相比,翻压绿肥对冬小麦产量和水分利用效率未显示出显著提升作用;秸秆还田、有机肥施用、秸秆还田+有机肥施用3种培肥措施亦未表现出显著增产作用。（2）就N、P、K肥偏生产力而言,在2016～2017和2017～2018两个生长季中,绿肥翻压与上述培肥措施对3种化肥偏生产力的影响无明显规律;而在2018～2019生长季,施用NPK但不种植绿肥的处理,N、P、K肥的平均偏生产力依次为42.8、48.1、96.2 kg kg-1,施NPK且翻压绿肥的处理,N、P、K肥的平均偏生产力依次为46.0、51.8和103.5 kg kg-1,可见翻压绿肥有助于提高3种矿质肥料的偏生产力;同时,与仅施NPK相比,NPK+秸秆还田、NPK+有机肥施用均提高了N、P、K肥的偏生产力。（3）在2018～2019生长季,与不翻压绿肥相比,翻压绿肥使小麦籽粒N含量增加4.4%,N肥的表观利用率提高26.8%,说明夏闲期翻压绿肥能够有效提升小麦的营养品质和氮肥肥效;而无论有无绿肥翻压,与仅施NPK相比,NPK+秸秆还田、NPK+有机肥施用未显著提高小麦籽粒N含量,但由于小麦产量的提升,二者均提高了小麦N、K肥的表观利用率。2.经过2016～2017和2017～2018两个生长季,与不种植绿肥相比,绿肥翻压使0～20cm耕层SOC储量增加5.6%（P<0.05）,绿肥有机碳的表观固持效率（CSE,即SOC净增加量占有机碳输入量的百分数）为27.7%。不种植绿肥时,与仅施用NPK相比,NPK+秸秆还田、NPK+有机肥施用、NPK+秸秆还田+有机肥施用3种培肥方式下SOC储量分别增加了3.8%、18.0%和23.7%,它们的CSE分别为4.0%、30.8%、25.1%;而有绿肥翻压时,上述3种培肥方式使SOC储量分别增加10.8%、20.4%、28.5%,它们的CSE分别为15.6%、29.0%、26.7%,说明夏闲期翻压豆科绿肥有进一步促进其他有机培肥措施下SOC固持的作用。本试验中NPK养分供应充足,因此绿肥翻压、秸秆还田、有机肥施用三者配合或两两配合时对SOC固持未表现出显著互作,而SOC净固持量与有机碳总输入量呈显著正相关。3.2002～2016连续14年秸秆覆盖还田与3个氮肥用量配合的定位试验结果表明,（1）秸秆还田与不还田相比,前者总体未表现出显著增产作用,然而显著增加了0～20cm耕层SOC储量和碳库管理指数（CMI）,增加幅度分别为5.7%、13.3%。14年间,与不施N相比,施N 120和240 kg hm-2使小麦平均产量分别提高47.1%和49.1%,二者差异不显著（P>0.05）。秸秆不还田时,两种氮肥用量下SOC储量分别增加4.9%、9.5%,CMI分别增加20%、12%;而在秸秆还田条件下,SOC储量分别增加7.3%、7.0%,CMI分别增加20%、6.9%。这是由于N肥的投入提高了小麦植株生物量而增加了农田有机残体输入,从而有利于土壤固碳,但土壤N素累积会导致SOC尤其是活性组分的损失,从而降低土壤碳库管理指数。（2）与不还田相比,秸秆还田使土壤大团聚体比例平均增加3.6%,微团聚体和粘粉粒的比例分别降低1.1%和2.5%;与不施N相比,施N 120 kg hm-2对土壤团聚体组成无显著影响,而施N 240 kg hm-2使土壤大团聚体比例降低5.5%,使土壤微团聚体和粘粉粒的比例分别增加3.2%和2.3%。秸秆还田和施N 120 kg hm-2均有利于SOC固持、大团聚体形成以及碳库管理指数提升。4.2016～2019年期间进行的培肥措施-氮肥用量试验的结果表明,（1）与无培肥措施相比,秸秆还田、有机肥施用分别使0～20 cm土层SOC储量平均增加11.8%和30.2%（P<0.05）;而秸秆还田在长期不施N和施N土壤中固碳速率分别为0.74、0.92 Mg hm-2yr-1,后者比前者高24.3%（P<0.05）,其CSE分别为18.5%和18.1%,而有机肥施用在长期不施N和施N土壤中的固碳速率分别为2.72、2.43 Mg hm-2 yr-1,其CSE分别为43.1%和32.3%。可见土壤缺N会显著降低还田秸秆还田后SOC固持能力,而会增加有机肥施用后土壤固碳的速率和效率（P<0.05）。（2）采用不同浓度梯度高锰酸钾溶液氧化法将SOC分为高活性、中活性、低活性及非活性4种组分后,它们的含量高低依次为:非活性组分>高活性组分>低活性组分>中活性组分;相比无培肥土壤,秸秆还田土壤中4种有机C组分含量平均分别增加21.8%、1.2%、12.0%、12.1%;相应地,有机肥施用土壤中上述4种组分含量平均分别增加48.4%、71.3%、35.2%、29.2%;而上述4种SOC组分含量在长期不施N和施N两种土壤间差异较小（P>0.05）。而长期不施N和施N土壤相比,前者在有机培肥后其高活性和非活性两种组分SOC储量的相对增幅（相比对照）显著高于后者,尤其是秸秆还田后高活性SOC组分的相对增幅高49.5%,而施有机肥后非活性SOC组分增长幅度高27.2%,这表明在土壤N素充足在一定程度上特别会削弱秸秆还田后高活性SOC组分的增长速度,而在有机肥施用后会削弱非活性SOC组分的增长速度。综上得出以下主要结论:（1）在平衡施用NPK肥和垄覆沟播基础上,夏闲期翻压豆科绿肥主要贡献是提高小麦营养品质、化肥偏生产力、耕层土壤固碳能力,尤其是具有促进其他培肥措施下土壤固碳效率的作用;当土壤中大量元素养分充足,土壤固碳主要取决于有机碳总投入量,绿肥翻压、秸秆还田、有机肥施用相互配合对SOC固持无显著互作。（2）氮素投入通过增加作物生物量而提高有机残体输入量,因而秸秆还田在氮素较为充足的土壤中将更有利于SOC固持和土壤团聚化作用。（3）缺N土壤中SOC固持能力对秸秆还田和有机肥施用两者的响应不同。虽然土壤缺N时源自作物根系及残茬的有机碳数量较少,但施用低C/N比的有机肥可能由于减弱了微生物对原有SOC的N素挖掘而引起的激发效应,从而提高有机碳的固持效率,表明有机肥施用在缺N土壤中其SOC固持能力更强。上述结果对黄土高原旱作冬小麦生产实现高产-高效-地力提升-环境友好目标提供了基于田间定位试验数据。