中文摘要：

生土熟化是我国人工造地和工业废弃地熟化的重要课题。地处我国秦岭以北长城以南的黄土高原干旱半干旱地区，土层深厚，沟壑纵横，土壤营养极度贫乏。近年来随着大规模的填沟造地、平田整地以及矿山复垦，带来大面积母质生土直接种植作物。而作物根系是促进全球水循环、物质循环、改善土壤环境的重要器官。试验通过表层、深层、超深层肥料运筹、水肥耦合以及不同类型作物间套作种植模式和地膜覆盖机具配套措施研究我国北方几类主要作物的根土系统垂直分布，分析其根土系统建成中，根际土壤微生物种群数量、根际土壤多种酶活性、根际土壤物理结构的垂直分布变化与根际土壤水分养分指标的相关性，明确北方主要类型作物根系垂直分布对土壤营养空间分布的反应，以及主要作物根土系统中的水、肥、根、苗与微生物、酶活性的物质能量趋动互作关系，预期寻求适合黄土母质生土地快速熟化与改良的先锋作物类型及栽培措施，建立生土快速改良与熟化的最优模式。

结论摘要：

生土熟化是我国人工造地和工业废弃地熟化的重要课题。地处我国秦岭以北长城以南的黄土高原干旱半干旱地区，是我国农耕的发祥之地，多为马兰黄土母质基础上发育起来的耕地，土层深厚，沟壑纵横，受江水冲刷，耕作土层经常处于不稳定的流失与生土暴露的运动之中，土壤营养极度贫乏。山西省是煤炭大省，含煤面积达6.2万km2，占全省总面积的39.6%；在采煤塌陷破坏的土地中，耕地占42.8%，共476.29 km2，但其复垦率仅2%；而大规模城镇化建设又使距地表3～10米处营养匮乏的生土大量外翻；同时，因填沟造地、平田整地也产生大量新造地。据2012年山西省国土资源厅统计，已落实的废弃地、生土地或新造地的总面积达到38.75万亩。另外，山西省南北狭长，气候差异大，种植作物多达20余种,但多为一年一作,尤其玉米、小麦、大豆、棉花等主要作物长期连作,造成土壤肥力不能有效改善、可持续发展。如何加快上述土壤的复垦熟化，种植什么作物，采取什么技术，其熟化肥化机理如何，均亟待深入研究。前期研究中发现，尽管黍子为抗旱耐瘠作物，往往作为生土改良的先锋作物，但深根性健壮类作物如玉米、高粱在生土地上的根际效应更好，尤其施肥条件下对生土改良效果更好;大豆虽是传统的肥田作物，但单一种植因其根系入土较浅，根分支不及须根类作物玉米、高粱，对生土地土壤微生物和酶活性的活化作用亦不及须根类作物;苜蓿根系直径粗，入土深，根际综合效应好;间混作可有效提高根际综合效应。针对上述情况，本项目从肥料运筹、水肥耦合、间套作种植方式及地膜覆盖四个方面入手，探讨了黄土母质生土地上几种作物根系生长及营养、根际土壤微生物多样性、酶活性及有机无机养分垂直分布状况，以及地上部生产力状况。结果表明，（1）在N、P、NPK和有机肥4种肥料中，以有机肥的改土效果最好，且获得最大生产力；（2）在表层、深层、超深层施肥深度中，以深层施肥的改土效果更好，且获得最大生产力；（3）在干旱（土壤含水量15%）、平水（25%）、丰水（35%）3个降水年型模拟处理中，以丰水年型酶活性更高；但在干旱年型中，施肥明显提高了根际土壤酶活性，达到了“以肥补水”的效果；（4）与单作比较，间作明显提高了根际土壤微生物多样性；（5）旱地地膜覆盖小麦生产中，NP配比1:1、且深施P肥，明显改善了旱地小麦蓄水保墒能力，提高了旱地小麦产量。研究可为复垦土壤改良熟化提供理论依据。