土壤盐渍化是限制干旱区农业生产的一个重要环境问题。将秸秆深还田至地表下40 cm处形成生物质隔层是抑制土壤返盐的有效措施之一，然而，不同用量的秸秆隔层对盐碱土壤剖面有机碳（SOC）和总氮（TN）的遗留效应的影响尚不明确。因此，本研究基于四年（2015-2018年）的不同用量（即0、6、12和18 Mg·ha^-1）秸秆隔层处理田间定位试验，分析了秸秆隔层措施对盐碱土壤剖面中有机碳和全氮含量的影响。结果表明：与无秸秆隔层（CK）相比，秸秆隔层处理的20-40 cm和40-60 cm土层SOC含量分别增加了14-32%和11-57%，TN含量分别增加了8-22%和6-34%，SOC含量的增幅高于TN含量，从而20-60 cm土层的C：N比增加。与CK相比，秸秆隔层处理的20-60 cm土层SOC和TN含量的显著增加，导致了土壤层化率（0-20: 20-60 cm）的下降，促进了SOC和TN在土壤剖面上的均匀分布。此外，SOC和TN含量均随秸秆隔层用量的增加而增加，同时秸秆隔层处理有效的水盐调控效果显著提升向日葵产量。综合比较，12 Mg·ha^-1的秸秆隔层处理SOC、TN和C:N比相对较高，土壤层化比率较低。以上结果表明，秸秆隔层措施在改善盐碱地底层土壤肥力方面有很大潜力，其遗留效应至少能维持4年

地膜覆盖已成为干旱、半干旱地区农业生产中维持作物高产的重要手段。然而，农田土壤中残留地膜也引发了更多的关注。为研究残留地膜对土壤养分、土壤微生物、作物生长和产量的影响，共开展了以下三个试验，包括残膜量为0、450、1350和2700 kg ha^-1的7年大田试验和4年盆栽试验，以及残膜量为1350 kg ha^-1时，残膜碎片单边长分别是2–5、5–10、10–15和15–20 cm的6年田间试验。研究发现，残膜对0–2.0（或0–1.8）m的田间土壤水分几乎没有影响，对0-20 cm土壤的有机碳、全氮、无机氮、全磷和速效磷均无显著影响。相对于非膜际土壤，附着于残膜表面的土壤细菌群落的多样性和丰度有所降低，而对离开残膜表面的土壤微生物群落没有显著影响。不同大小的残膜碎片使小麦和小扁豆的田间出苗率偶有显著降低。含有450-2700 kg hm^-1的残膜降低了玉米的株高和茎粗，收获期玉米的地上生物量显著降低11-19%。随着残膜量的增加，玉米和马铃薯的7年平均产量虽然呈下降趋势，但各处理间差异不显著。这些结果为全面科学地认识旱地农业系统中残留地膜对土壤和作物的影响提供了重要数据。

秸秆还田是土壤有机碳（SOC）固定和作物产量稳定性提高的有效策略。然而，在小麦（Triticum aestivum L.）-棉花（Gossypium hirsutum L.）轮作制度下，作物可持续生产的最佳秸秆还田策略仍不明确。本研究的目的是在长江流域小麦-棉花种植制度下，量化长期（10年）碳投入对土壤有机碳固定、团聚体形成和作物产量的影响。采用单因素随机设计，共计5个处理：无秸秆还田（对照）、小麦秸秆还田（Wt）、棉花秸秆还田（Ct）、50%小麦和50%棉秸秆还田（Wh-Ch）以及100%小麦和100%棉秸秆还田。与对照相比，秸秆还田下SOC含量增加了8.4~20.2%。SOC固定与C投入（1.42-7.19 Mg ha⁻¹ yr⁻¹）（P<0.05）之间呈显著的线性正相关关系。秸秆还田也显著提高了0~20 cm土壤>2与1~2 mm团聚体的比例，且以Wt-Ct处理的团聚体水稳性增幅最大（28.1%）。小麦、棉花平均产量分别提高12.4~36.0%和29.4~73.7%，且C投入与小麦和棉花产量之间均存在显著的线性正相关关系。当C投入为7.08 Mg ha⁻¹ yr⁻¹时，可持续产量指数（SYI）均值达到最大值(0.69)，这与Wt-Ct处理的最大SYI值相当（SYI为0.69，C投入为7.19 Mg ha^–1 yr^-1）。综上，小麦和棉花秸秆的全量还田是促进麦棉轮作下有机碳固定、土壤团聚体形成、产量及其可持续性的最佳策略。

休闲期耕作有利于旱地小麦蓄水增产。然而，目前生长季土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和速效养分对耕作方式的响应尚不清楚。本研究通过5年试验评价了三种耕作方式（NT，免耕；SS，深松；DT，深翻）对土壤物理化学性质的影响，并分析了第5年试验收获期土壤团聚体结构及团聚体碳氮组分。结果表明，与NT相比，SS和DT同时提高了小麦的产量、秸秆生物量和秸秆碳投入。与DT和NT相比，SS通过提高0-40 cm土层SOC_SR和TN_SR来促进有机碳和全氮含量和储量。SS和NT处理下较高的SOC水平与较高的团聚体碳组分正相关，而TN与SON呈正相关。与DT相比，NT和SS处理显著增加0-20 cm土层速效养分。综上所述，深松是提高华北旱地麦田土壤碳、氮和养分有效性的优良措施。

通过研究不同复垦年限和施肥措施下团聚体胶结物质含量的变化，以及土壤团聚体的形成机制，为采煤塌陷区复垦土壤肥力快速提升提供理论依据。山西煤矿塌陷区复垦长期定位试验始于2008年，设置不施肥（CK）、施化肥（NPK）、单施有机肥（M）和有机无机肥（MNPK）4个处理。采集0-20 cm土层土壤样品，分析胶结物质的含量、团聚体分布比例和稳定性。结构表明，经过6年和11年复垦，> 2 mm团聚体的数量、平均重量直径（MWD）和大团聚体的数量（WR_0.25）显著增加。随着复垦时间的延长，有机胶结物质呈增加的趋势，然而游离氧化铁、铝的含量呈先增加后降低的趋势。总之，经过11年复垦后，有机无机肥配施（MNPK）显著增加了有机胶结物质和碳酸钙（60.43%）的含量。碳酸钙对于团聚体的稳定性发挥着重要作用，促进了大团聚体的形成，对团聚体的数量及稳定性的贡献率达54.5%。因此，长期复垦有利于优化土壤结构。有机无机肥配施是提高玉米产量，增加有机胶结物质和碳酸钙含量最有效的措施。

秸秆覆盖是被广泛采用的减少侵蚀土壤碳流失的方法。然而，秸秆覆盖对黑土可溶性有机质（DOM）径流损失的影响尚未被深入研究。当前，秸秆覆盖通过改变土壤团聚体来影响径流DOM组成和损失的机制仍未明晰。本文对东北黑土区坡耕地秸秆覆盖处理和不覆盖处理（对照）进行了对比研究。我们将土壤筛分为大团聚体（>2 mm）、小团聚体（0.25–2 mm）和微团聚体（<0.25 mm）。在五次降雨发生后，分析了秸秆覆盖对径流和土壤团聚体中的DOM浓度（以可溶性有机碳含量表征）与组成（以荧光光谱分析）的影响。结果表明，秸秆覆盖减少了54.7%的径流量。因此，秸秆覆盖虽然增加了径流中平均可溶性有机碳（DOC）的浓度，但却减少了径流中48.3%的DOC损失。径流DOM的组成与土壤相似，都包含类腐殖酸和类蛋白质物质组分。秸秆覆盖处理后，随着降雨事件的发生，小团聚体中的类蛋白质成分积累，径流中的类蛋白质成分减少。荧光光谱技术可以通过捕捉径流和土壤DOM特征的动态变化，来了解降雨事件下物质迁移的水文路径。方差分解分析（VPA）表明，微团聚体解释了不覆盖处理下68.2%的地表径流DOM变化，而小团聚体解释了秸秆覆盖处理下55.1%的地表径流DOM变化。结果表明，秸秆覆盖减少了土壤小团聚体的破碎和微团聚体的损失，从而影响了土壤中DOM的组成、减少了径流中DOM的损失。本研究结果为坡耕地碳流失的阻控提供了理论依据。