农田土壤有机碳（SOC）是衡量土壤肥力的重要指标,关系到粮食安全和全球气候变化。如何在稳定粮食生产的基础上减缓温室气体（GHG）排放、提升土壤碳库容量是目前农业科学研究领域的热点问题。前人研究结果表明在集约化农业生产过程中过量施用化肥（特别是氮肥）可能导致SOC含量降低,促进土壤GHG排放并引发环境负效应。而外源有机物料输入是目前公认的能够直接补充土壤碳库储量的方式之一,能够在提高农田生态系统碳汇功能的同时改善土壤质量和提高作物产量。然而,由于土壤碳循环过程受到气候、土壤理化性质、土地利用方式和施肥等多方面因素的影响,目前关于农田温室气体排放和SOC固持对外源有机物料输入的响应机制尚不明确。因此,开展相关方面的研究对于提升农田土壤固碳潜力、改善因过量施用化肥导致的生态环境问题,以及实现农田“固碳减排”、服务国家“双碳”目标具有重要现实意义。我国西北地区农田土壤碳储量水平整体偏低,且大多受到盐渍化影响,碳汇潜力巨大。此外,西北地区旱地农田还是我国农业N2O排放的主要区域。因此,本研究选取内蒙古河套灌区为试验区,结合当地土壤次生盐渍化问题日益突出、农田化肥过量施用及土壤质量和碳库容量下降等现状,以灌区内轻度和中度碱化土壤为研究对象,分别设置常规施肥对照（CK）、常规施肥+生物炭（BC）、常规施肥+厩肥（FM）、常规施肥+玉米秸杆（CS）和常规施肥+羊粪（SM）共5个处理,通过田间试验连续监测了2019和2020年不同处理下土壤CO2和N2O排放动态、0-5 cm土壤温度和含水量、气温和降水等环境因子变化特征,对比研究了不同有机物料输入对盐渍化农田温室气体排放的影响并进行综合温室效应评价;同时采用田间试验和室内分析相结合的方法,系统研究了不同有机物料添加对SOC固持影响,从SOC及其活性碳组分、水稳性团聚体、SOC化学结构和土壤微生物群落结构和多样性等方面探讨盐渍化农田土壤碳排放和固定过程对外源有机物料输入的响应机制。主要研究结果如下:1.有机物料添加对轻度和中度碱化土壤N2O无明显影响。综合分析2个生长季内土壤温室气体排放数据得出:轻度碱化土壤FM和CS处理下CO2累积排放量较CK分别提高36.7%和44.9%,BC处理下CO2累积排放量较CK减少16.1%;中度碱化土壤CS处理下CO2累积排放量较CK显著提高27.4%,其余有机物料添加处理下CO2累积排放量与CK相比差异不显著。典型相关和PCA分析结果表明:气温、0-5cm土壤温度和含水量是影响CO2和N2O排放的主要环境因子。综合分析认为:外源有机物料输入并没有在维持或提高作物产量的同时减少CO2和N2O排放。其中,CS处理在促进土壤CO2排放的同时显著提高了土壤综合增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）。与CS相比,BC、FM和SM更有利于实现盐渍化农田CO2减排。2.试验期内BC、FM和SM处理较CK显著提高了轻度碱化土壤0-30 cm有机碳含量及储量（SOCs）,中度碱化土壤不同有机物料添加处理下SOC和SOCs较CK无明显变化。有机物料输入不同程度提高了轻度和中度碱化土壤EOC、MBC、DOC和POC等活性碳组分及CPMI。与CK相比,轻度碱化土壤各有机物添加处理下p H值显著下降0.22-0.39个单位,BC和FM处理下碱化度（ESP）分别显著下降36.9%和29.3%,FM处理下蔗糖酶活性显著提高36.7%。中度碱化土壤各有机物料添加处理下EC和ESP较CK分别显著下降32.8%-55.7%、18.3%-49.5%。综合分析认为,FM和SM处理可显著提升盐渍化农田有机碳库容量和活度,BC处理对盐渍化土壤改良效果最佳。p H、EC和ESP等盐碱化指标是盐渍化农田碳库容量提升的主要限制因素。3.试验期内中度碱化土壤团聚体形成和分布对有机物料输入的响应不及轻度碱化土壤明显。轻度碱化土壤FM、CS和SM处理下大团聚体（＞0.25mm）含量较CK分别显著提高161.7%、106.9%和287.0%,团聚体稳定性显著增强,并通过加速大团聚体中i POM的积累提高土壤固碳能力;中度碱化土壤CS和SM处理下大团聚体含量较CK分别显著增加77.1%和62.2%,团聚体稳定性、团聚体有机碳分布和i POM等对有机物料输入响应无明显响应。本研究中生物炭对大团聚体形成及其稳定性无积极影响,但是可以通过促进有机碳在微团聚体（0.053-0.25 mm）中的分配促进SOC积累。4.轻度和中度碱化土壤中不同有机物料添加处理下土壤红外光谱特征峰位置和谱带分布特征基本相似,主要在3420/3440 cm-1、2924 cm-1、1636 cm-1、1085 cm-1、1036cm-1和789 cm-1处。外源有机物料输入下盐渍化农田SOC化学组成无明显变化,各官能团相对含量发生改变。各有机物料添加处理增加了轻度碱化土壤中糖类化合物含量并提高了SOC化学结构稳定性;中度碱化土壤中,FM和SM处理下SOC化学结构稳定性较CK显著增强。有机物料化学性质和土壤性质是影响SOC结构和形态特征的重要因素。5.有机物料输入影响了盐渍化农田土壤SOC矿化动态特征。对于轻度碱化土壤,FM、CS和SM处理下SOC平均矿化速率均显著高于CK;各有机物料添加处理下累积矿化量变化范围为261.24-493.69 mg kg-1,其中FM、CS和SM处理SOC下累积矿化量显著高于CK,BC对SOC矿化产生负激发作用。中度碱化土壤各有机物料添加处理下SOC平均矿化速率和累积矿化量均显著高于CK,累积矿化量变化范围为347.46-437.33 mg kg-1,且较轻度碱化土壤具有更高的SOC累积矿化率。SOC活性碳组分和Available K含量可能是影响SOC矿化特征的主要因素。有机物料输入下中度碱化土壤SOC相对较强的矿化损失可能是导致其有机碳库容量难以提升的重要原因之一。6.盐渍化农田土壤微生物群落以细菌为主。轻度和中度碱化土壤中不同处理下细菌优势门为变形菌门（Proteobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimondetes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）以及放线菌门（Actinobacteria）;真菌优势门为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和接合菌门（Zygomycota）。有机物料输入对土壤微生物群落组成无显著影响,对多样性和丰富度产生不同程度影响。其中,FM、CS和SM处理不同程度提高了轻度碱化土壤细菌群落多样性指数（Chao1指数）和丰富度指数（Shannon指数）;中度碱化土壤细菌群落组成和多样性对有机物料输入响应不明显。轻度和中度碱化土壤真菌群落组成和α-多样性对有机物料输入无明显响应。PCA分析结果显示:SOC及其活性碳组分和TN、Available K等土壤养分含量是土壤微生物群落多样性及组成的主要影响因子,有机物料通过影响土壤碳库活度和理化性质间接调控微生物群落组成和多样性,进而影响土壤固碳过程。