砂姜黑土主要分布于黄淮海平原南部,是我国主要中低产土壤类型之一。土壤所含的以蒙脱石主的粘土矿物所引起的一系列物理、化学等不良性状是砂姜黑土区粮食中低产的主要原因,其障碍因子表现为土壤质地黏重,结构性差,干缩湿胀,易旱易涝,耕性差,导致整地播种质量难以提高。该区农业生产长期以来偏向于施用化学氮肥,盲目施肥不仅导致肥料的浪费,长此以往也将限制作物产量和品质的提高,而且更严重的是土壤结构持续性受到破坏,土壤板结现象更为严重,导致土壤质量下降。土壤有机质是土壤肥力的直接表现,也是综合反映土壤质量的重要因子。因此,研究不同耕作措施下秸秆还田对砂姜黑土耕层有机质提升状况,探讨砂姜黑土有机质与其物理性质的相互关系,对寻找提升砂姜黑土耕层肥力和改善蓄水保土性能最佳耕作措施,改善农业生产条件,提高砂姜黑土生产力具有重要的指导意义。本文通过文献查阅、野外大田实验和室内土壤理化性质实验,以砂姜黑土耕层为研究对象,设置6个处理:处理1:秸秆常规还田+生物激发剂+化肥;处理2:秸秆常规还田+化肥;处理3:秸秆常规还田+生物炭+化肥;处理4:无秸秆还田+化肥;处理5:秸秆错位轮还+生物激发剂+化肥;处理6:秸秆错位轮还+化肥。研究了砂姜黑土区耕层土壤有机质等理化性质、入渗性能、团聚体特征,分析了不同耕作措施下土壤有机质等养分指标的差异性,探讨了不同耕作措施下秸秆还田后土壤入渗性能及团聚体的差异性;采用相关分析法探讨了土壤入渗性能及团聚体特征对有机质的响应特征。主要结论如下:(1)不同耕作措施下砂姜黑土耕层(0-15cm)土壤有机质差异显著,其中施加生物炭的耕层土壤有机质显著(P<0.05)高于其他处理。同一作物时期时,相较于对照组(秸秆不还田,不深耕),秸秆常规还田+生物炭土壤有机质显著增加(P<0.05),表现为:小麦拔节期增加26.46%,小麦成熟期增加46.01%,玉米拔节期增加26.74%,玉米成熟期增加26.83%。与对照组相比,秸秆常规还田和秸秆常规还田+生物激发剂耕作措施对土壤有机质的提升作用较小,为2%左右,这表明秸秆常规还田在第一年对砂姜黑土有机质的提升作用较小。相比与对照组,在第一年,秸秆错位轮还(于小麦播种前深耕至30 cm)耕作措施下耕层土壤有机质含量反而下降;但在第二年,进行该耕作措施的土壤有机质含量增加。(2)不同耕作措施下砂姜黑土耕层土壤全氮含量差异不显著,但施加生物炭的耕层土壤全氮含量高于其他处理。作物同一时期时,与对照组(无秸秆还田、无生物炭添加)相比,秸秆常规还田+生物炭耕层土壤全氮含量增加,但不显著。相较于常规秸秆还田,进行秸秆错位轮还处理(处理5和处理6)的耕层土壤全氮含量减小。各处理间耕层土壤全磷、全钾、速效磷和速效氮含量无规律性变化。但施加生物炭的耕层土壤速效钾含量显著(P<0.05)高于其他处理。与常规秸秆还田相比,进行错位秸秆还田处理(处理5和处理6)的耕层土壤速效钾含量减小。(3)不同耕作措施下砂姜黑土耕层累积入渗量表现为:秸秆常规还田+生物炭>秸秆常规还田+生物激发剂>秸秆常规还田+化肥>秸秆错位轮还+生物激发剂>秸秆错位轮还>无秸秆还田,其中秸秆错位轮还+生物激发剂与秸秆错位轮还处理的耕层累积入渗量相差不大。研究表明,秸秆还田配施生物炭耕作措施的土壤入渗性能最好,秸秆还田配施生物激发剂次之,但与只进行秸秆还田处理相比,土壤入渗性能改善效果有限。在秸秆错位还田前两年,土壤入渗性能改善效果有限。(4)不同耕作措施下砂姜黑土耕层土壤容重表现为:无秸秆还田(1.24 g/cm~3)>秸秆错位轮还(1.17 g/cm~3)>秸秆错位轮还+生物激发剂(1.13 g/cm~3)>秸秆常规还田(1.07 g/cm~3)>秸秆常规还田+生物激发剂(1.03 g/cm~3)>秸秆常规还田+生物炭(0.97g/cm~3),其相应的土壤孔隙度变化规律与之相反。不同措施下砂姜黑土团聚体分布特征无规律性变化。相对于对照组,施加生物炭和秸秆还田后,砂姜黑土耕层有机质含量增加,土壤团粒结构增多,容重减小,孔隙度增加。小麦播种前深翻(深翻至30cm)后,深层土壤上翻到表层,导致表层土壤容重增加,孔隙度减小;表层土壤下翻到深层中,深层土壤容重减小,孔隙度增加。生物激发剂对砂姜黑土耕层土壤容重和孔隙的改良效果较差。(5)砂姜黑土耕层土壤累积入渗量和入渗速率随着有机质含量增加而增加,随着土壤容重的增加而减小,随着土壤孔隙的增加而增大,且同时施加生物炭和秸秆还田的土壤累积入渗量最大。不同耕作措施下土壤有机质随着土壤容重的增加而减小,且砂姜黑土微生物生物量与土壤有机质含量变化规律一致,同时施加生物炭和秸秆还田的土壤孔隙度最大。但不同措施下土壤团聚体变化特征与有机质含量无明显的规律特征,这可能与砂姜黑土特有的“干板结,湿泥泞”特征有关。