旱地耕作系统是中国最重要的农业生态系统之一,然而,土壤肥力水平低已成为制约该地区作物实际产量和农业生产潜力的主要因素,寻求有效的耕作和施肥措施来提高土壤有机碳固持能力已经成为实现作物增产的关键。迄今为止,关于耕作及肥料管理措施对土壤有机碳固持的影响及机制已进行了大量研究。然而在保护性耕作条件下,不同耕作措施集成的轮耕方式呈现轮耕周期短和耕作措施种类少等特点,不同施肥方式和肥料种类对土壤肥力的综合影响分析研究较少;因而二者对土壤有机碳固持的相关物理、化学和微生物影响机制仍有待进一步深入探索。那么在旱区农业生态系统中,何种轮耕方式和施肥措施能够更好地实现作物稳产增产和土壤培肥?为此,本研究聚焦关中平原这一典型的旱地农业区,基于前人研究及旱区农业栽培管理措施,在自然条件相似、作物栽培制度不同的两个区域（杨凌、富平）分别对小麦/玉米轮作旱地农田采取由免耕、深松、翻耕措施集成的轮耕方式和对保护性耕作下的旱地雨养春玉米单作农田采用不同施肥措施,用于揭示不同轮耕方式和施肥措施对SOC固持和作物产量的影响及机制研究。研究结果如下:在采用轮耕方式后,0-40 cm土层有机碳储量随耕作措施变化而呈现不同,各处理的0-20 cm土层有机碳储量相比于试验初期（2016年）增加-1.94～9.84 Mg hm-2;相较于连年免耕处理,轮耕措施主要促进了有机碳在20-40 cm土层积累,而在0-20 cm土层,仅深松-隔年翻耕和深松-免耕-翻耕-深松处理下有机碳储量显著提升,深松-隔年翻耕和深松-免耕-翻耕-深松处理下土壤有机碳固持效率增幅为1.9倍、1.5倍,免耕-隔年深松、免耕-隔年翻耕、连年深松、连年翻耕处理则分别降低了10.4%～158.0%。除深松-隔年翻耕处理以外,其余轮耕处理较连年免耕处理均增加了对土壤团聚体的破坏（团聚体破坏率指数增加15.2%～50.5%）。其中,深松-隔年翻耕和深松-免耕-翻耕-深松处理处理促进了土壤中粘粉粒和微团聚体向大团聚体的转变。相对于连年免耕处理,仅深松-隔年翻耕和深松-免耕-翻耕-深松处理提升了0-20 cm土壤中β-D-纤维二糖水解酶、β-木糖苷酶和β-葡糖苷酶活性,所有轮耕处理均提升了20-40 cm土壤中上述三种水解酶活性。各轮耕处理的系统生产率均高于连年免耕,其中,深松-免耕-翻耕-深松处理下系统生产率最高(14.76 Mg hm-2y-1)。从提升农业生产力角度看,深松-免耕-翻耕-深松处理是旱地免耕农业生产中最佳的轮耕培肥模式。经过7年的施肥处理,施肥土壤的土壤有机碳储量较试验初期（2013年）均增加了2.36～14.47 Mg hm-2,相较于不施肥土壤,施有机肥增加了0-20 cm土层土壤有机碳储量,其中高量施用有机肥效果最为显著,而施用化肥则降低了土壤中的有机碳储量。相较于不施肥处理,施用高量有机肥的土壤有机碳固持效率增加了10.6%,而其他施肥处理的土壤有机碳固持效率则分别降低了29.5%～41.2%。除绿肥翻压配施氮磷肥处理以外,其余施肥处理均显著破坏了土壤团聚体稳定性,其中,有机物料的施用促进了土壤中粘粉粒和微团聚体向大团聚体的团聚化过程。且相比于不施肥处理,施用有机肥处理在增加微生物生物量碳含量的同时提升了土壤β-D-纤维二糖水解酶（CBH）、β-木糖苷酶（BXYL）和β-葡糖苷酶（BG）活性。而在仅施化肥的土壤其则显著降低。采用施肥措施均提高了平均产量,其中,秸秆覆盖还田配施氮磷肥提升最多,为7227 kg hm-2y-1。从提升农业生产力角度看,氮磷肥配合秸秆覆盖还田模式是旱地免耕农业生产中最佳的施肥模式。综上所述,（1）在旱地农业少耕环境中,深松-免耕-翻耕-深松相结合的轮耕方式有助于固持土壤有机碳和减少耕层土壤扰动,以此来提升作物产量;而在土壤水肥不足条件下,秸秆覆盖还田配施氮磷肥可以通过提高土壤保水性能来增加土壤对外源物料的利用,达到土壤培肥和作物增产的目的。（2）不同农业生态系统中C净固持量范围相近,而C固持效率差异显著,表明土壤对外源有机物料利用存在上限,应当充分考虑农业生产中外源物料的最佳添加量。（3）在保护性免耕的基础上,不同农业管理措施对土壤团聚体的影响主要体现在土壤水稳性团聚体的形成和稳定性上,可通过这一角度对土壤结构作进一步探索。上述结果为关中地区旱作农业生产实现农田固碳-作物高产-环境友好目标提供了田间试验数据。