针对我国农业生产过分依赖化肥,忽视有机肥投入的现象,以及长期大量化肥投入引起的农田土壤退化,生产力下降等环境问题,围绕提高旱作耕地土壤蓄水保墒能力及降水生产效率的核心,在典型半湿润易旱区陕西合阳连续四年进行了不同用量的秸秆还田和有机肥的定位试验,分析有机培肥对玉米各生育时期的土壤水分、玉米生物学特性、产量和土壤理化性质的影响,进一步研究有机培肥对旱地土壤环境的作用机理,以为北方雨养农区提高土壤肥力、改良土壤结构、土壤扩蓄增容和进一步提高降水生产效率提供理论依据和实践指导。研究取得以下主要结果:1.有机培肥有极显著的增产作用,连续四年施有机肥可提高春玉米产量18.33%-42.59%（P<0.01）,提高水分生产效率16.30%-35.97%,玉米产量随有机肥用量的增加而增加;秸秆还田可较对照提高玉米产量11.86%-22.45%,水分生产效率9.74%-20.77%,还田第二年增产作用显著,玉米产量随秸秆还田量的增加而减低。随着年际的增加玉米产量随着秸秆还田量的增加而增加。2007-2010年不同秸秆还田量间与不同有机肥量间玉米水分利用效率差异不显著。施有机肥处理的水分利用效率高于秸秆还田处理的水分利用效率。2.有机培肥具有良好的蓄水保墒作用。相对于施加有机肥处理,秸秆还田处理的保水、增墒作用较好。玉米拔节期各有机培肥处理在0-80cm土壤含水量均高于对照,2008年秸秆还田和施有机肥土壤含水量较对照高1.45%-9.73%,2009年、2010年秸秆还田量13 500 kg·hm-2处理分别较对照高1.11%、3.06%（P<0.05）,尤其40-60 cm土层土壤含水量增加显著。在玉米大喇叭口期、抽穗期、灌浆期和收获期,秸秆还田量13 500和9 000 kg·hm-2处理0-100 cm土层土壤含水量较对照有一定的增幅,100-200 cm土层土壤含水量低于对照。有机肥施用量22 500和15 000 kg·hm-2处理0-200 cm土层土壤含水量均低于对照。秸秆还田处理在玉米全生育期均可提高60 cm以上土层土壤含水量。不同有机肥量间差异不显著。3.连续四年有机培肥均使土壤容重低于对照,土壤容重随秸秆还田量和有机肥用量的增加而减少,各培肥处理之间无明显差异。各培肥处理2008年0-40 cm土壤容重较不施肥对照降低了0.75%-3.52%,2009年降低0.75%-3.88%,2010年降低2.74%-9.56%。4.有机培肥增加了旱地>0.25 mm的土壤团聚体含量,土壤团聚体含量随秸秆还田和有机肥施用量的增加而增加。2009年各有机培肥处理0-10 cm土层>0.25 mm的土壤机械稳定性团聚体含量增幅为7.34%-14.19%,水稳定性团聚体含量增幅为25.97%-75.58%;10-20 cm土层机械稳定性团聚体含量增幅为11.34%-23.57%,水稳定性团聚体含量增幅为10.88%-38.91%。2010年,0-20 cm土层秸秆还田和施有机肥处理的土壤机械稳定性和水稳定性团聚体含量均显著（P<0.05）高于对照,0-10 cm和10-20 cm土层机械稳定性团聚体含量增幅分别为5.41%-12.29%和8.24%-9.38%,水稳定性团聚体含量增幅分别为59.32%-122.46%和45.02%-90.05%。5.有机培肥对土壤养分含量的影响作用存在差异。有机培肥各处理对土壤养分调控作用显著,连续4年培肥增加了土壤有机质含量和土壤氮储量。显著（P<0.05）增加碱解氮、土壤速效磷和速效钾含量。有机培肥可以显著（P<0.05）提高土壤有机质含量,四年较对照0-20 cm土层增幅为3.85%-24.31%,20-40 cm土层增幅为0.86%-13.80%。0-40 cm土层有机培肥各处理碱解氮含量均显著高于对照,且随秸秆还田量和有机肥施用量的增加而增加,有机培肥各处理0-20 cm土层的碱解氮含量较对照增加0.55%-22.33%,20-40 cm土层较对照增加5.57%-36.84%。土壤速效磷含量随秸秆还田量、施有机肥量的增加而增加。相对秸秆还田,有机肥处理对增加土壤速效磷含量作用显著,随着年际的增加,秸秆还田处理各土层速效磷含量具有下降的趋势。各处理0-20 cm土层土壤速效磷含量较对照提高16.64%-570.04%,20-40 cm土层较对照提高1.88%-186.34%。与对照相比,有机培肥各处理土壤速效钾含量也明显增加,0-20 cm土层增幅为12.45%-38.84%,20-40 cm土层增幅为5.12%-48.31%。6.有机培肥能明显增强土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶的活性,各处理三种酶的活性随着土层的增加而减小;而对增强土壤过氧化氢酶的活性无明显效果,各处理过氧化氢酶的活性随着土层的增加而增加。2009年有机培肥各处理0-60 cm土层土壤磷酸酶活性增幅为4.29%-81.42%,施加有机肥处理尤为显著;与对照相比,有机培肥各处理使0-60 cm土壤蔗糖酶活性增加6.29%-32.90%;各处理0-20 cm土层土壤过氧化氢酶活性均略低于对照,20-60 cm土层较对照增幅为0.26%-2.11%;各处理0-60 cm土层土壤脲酶活性较对照增幅为1.27%-45.28%。2010年有机培肥各处理0-60 cm土层土壤磷酸酶活性均高于对照,增幅为21.76%-57.45%,蔗糖酶活性增幅为15.33%-84.73%,过氧化氢酶活性增幅为1.98%-3.70%,脲酶活性增幅为3.63%-53.33%。秸秆还田处理对蔗糖酶活性的增加尤为显著。相比秸秆还田处理,施有机肥对磷酸酶活性和脲酶活性的增加显著。
