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农田土壤中的有机碳不仅能为作物提供营养物质,还能维持土壤良好结构,但其特别容易受农田管理措施影响。秸秆还田措施一方面缓解了资源浪费和环境污染,一方面补充了土壤碳,从而分解固定为土壤有机碳。明确秸秆还田对土壤固碳和作物增产的长期影响效应,对于指导农田土壤改良、作物高产稳产具有重大意义。本研究于2011年10月,在关中地区麦玉轮作制度下,设置了长期定位试验,试验采用双因素裂区试验设计:主区为秸秆还田方式,设不还田（S0）、半量还田（S0.5）和全量还田（S1）3个水平;副区为施肥,设不施肥（F0）、减量施肥（F0.8）、常规施肥（F1）3个水平,分析了各处理对土壤理化性质和作物产量的影响,并结合DNDC模型,定量预测了土壤有机碳和作物产量对长期秸秆还田处理的响应规律。结果如下:1、秸秆还田与施肥对土壤理化性质和作物产量的影响:（1）秸秆还田处理不仅具有明显的保墒效果,还能平衡和改善土壤温度。（2）农田无机氮含量和氨排放量与施肥量呈正比。施肥配合秸秆还田相比于只施肥,能显著减少氨累积排放量4.34～6.38kg·hm-2、氨损失率1.21%～1.55%、无机氮5.56%-31.36%。其中秸秆还田+减量施肥的处理效果最佳。（3）秸秆和施肥,均能显著增加0-50cm土壤有机碳含量,其中S1F0.8处理的效果最佳。（4）秸秆还田只有与施肥配才具有显著增产效果,其中夏玉米和冬小麦产量的增幅分别为6.23%～20.21%,16.60%～28.17%,但两种还田量间和两种施肥量间的差异均不明显。综上可得:减量施肥配合秸秆还田处理能够改善土壤理化性质的同时达到增产目的。2、基于DNDC模型对长期秸秆还田下土壤有机碳和作物产量的模拟预测:以S0F0.8、S0.5F0.8、S1F0.8三个处理为研究对象。结果表明:（1）模型对土壤水热、土壤有机碳、作物产量指标的模拟值与实测值之间的相对均方根误差（RRMSE）取值范围为6.61-27.75%,决定系数（R2）取值范围为0.5-0.96,相关性分析结果均为相关或显著性相关,说明模型能较好的模拟出本地区土壤有机碳和作物产量特征。（2）未来50年:若秸秆不还田,有机碳储量将逐年减少,最终较最初降低1.20%。若秸秆持续还田,有机碳储量和土壤固碳能力将逐年增加并与还田量成正比,50年之后,S0.5F0.8和S1F0.8处理的有机碳储量较最初增幅分别为:27.31%和51.10%。秸秆还田有助于作物高产稳产,在秸秆连续还田10-20年时增产效果最佳。综上所述,长期秸秆全量还田配合减量施肥是实现农田土壤固碳增质和作物高产稳产的有效管理模式。