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本文通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的长期定位试验，对免耕秸秆覆盖（NTS）、翻耕秸秆覆盖（TS）和免耕（NT）及传统耕作（T）下的春小麦-豌豆轮作条件下不同深度土层的土壤总有机碳（SOC）、腐殖质碳（HOC）、热水提取有机碳（HWC）、易氧化有机碳（ROC）和可溶性有机碳（DOC）含量进行了测定，结果表明：（1）在保护性耕作的两种轮作序列下，在0~30cm土层SOC、HOC、HWC、ROC和DOC的含量大小关系均为NTS>TS>NT>T；各处理的不同层次SOC、HWC、ROC和DOC的含量大小关系均为0~5cm>5~10cm>10~30cm；而土壤腐植质碳含量在NTS和NT处理中的变化和SOC的变化一致，在TS和T处理中变化为5~10cm>10~30cm>0~5cm。在两种轮作次序下，T处理下的SOC、HOC、HWC、ROC和DOC含量均为最低，这说明保护性耕作能显著增加SOC、HOC、HWC、ROC和DOC含量。其中，NTS处理的增幅最大，它更有利于碳的固定和生态与农业的健康发展，是值得大力推广的耕作措施之一。（2）2009~2011年间保护性耕作两种轮作顺序下各处理在0~30cm土层中，SOC、HOC、HWC、ROC和DOC含量的分布趋势为：2011年>2010年>2009年。说明保护性耕作下在短期内SOC、HOC、HWC、ROC和DOC含量是逐年增加的。（3）保护性耕作两种轮作顺序下,对土壤进行秸秆覆盖与免耕有利于土壤碳库管理指数的提高，碳库管理指数表现为保护性耕作模式明显优于传统耕作模式。其中以秸秆免耕覆盖的碳库管理指数表现最高。（4）保护性耕作两种轮作顺序下SOC、HOC、HWC、ROC和DOC之间的相关性大小没有明显的变化趋势，但都与SOC成正相关关系，且HOC、HWC、ROC和DOC四种土壤有机碳相对含量的变化比SOC的变化敏感，在评价不同耕作措施对土壤有机碳的影响时，HOC和HWC、ROC和DOC相对含量亦是比较理想的指标。对于旱作来说，免耕和秸秆覆盖能有效减少农田土壤因耕作所导致的碳损失，减少农田的土壤碳释放和增强土壤碳固定，进而显著提高SOC、HOC、HWC、ROC和DOC含量。两种措施能够保持和提高旱作土地的土壤肥力、增强旱作土地的土壤固碳潜力，是非常好的农业管理措施。