通过田间试验,设置了农户施肥、测控施肥、测控+秸秆碳、测控+硅钾肥四个处理,研究了秸秆碳与硅钾肥对冬小麦生长发育、水分和养分利用的影响,以寻求适宜当地旱作小麦优质高产的科学施肥措施,从而为解决旱地土壤的有机培肥和小麦稳产高产等问题提供理论依据和实践支撑。主要结果如下:(1)小麦返青期茎蘖数达到最大值;生育期干物质累积量呈上升趋势;穗粒数和千粒重是秸秆碳显著高于农户、测控处理23.44%、25.62%和18.57%、16.03%;公顷穗数是秸秆碳、硅钾肥显著高于农户、测控14.63%、15.89%,其公顷穗数是主要影响产量的因素。(2)生育期地上部分氮磷钾累积量逐渐上升,秸秆碳、硅钾肥在小麦生育后期影响更明显;阶段累积量返青-拔节期最大,说明此阶段是小麦吸收养分关键时期。成熟期各器官氮、磷素吸收表现为籽粒>茎叶>颖壳>轴,吸钾量最大为茎;秸秆碳、硅钾肥对氮磷素的吸收总量有较大的提升,且差异显著,秸秆碳提高了小麦对钾素的吸收总量,显著高于其他处理。(3)氮素表观回收率硅钾肥比测控显著提高了38.89%,钾素表观回收率秸秆碳、硅钾肥比测控处理提高了59.16%、31.88%;秸秆碳氮、磷、钾素收获指数分别为0.60、0.52、0.17均高于农户、测控处理;且生理效率秸秆碳也高于农户与测控处理。(4)收获后2m土层贮水量及水分利用效率硅钾肥比农户、测控提高了9.97%、2.39%和20%、11.49%;降水生产效率秸秆碳与硅钾肥分别高于农户、测控处理21.59%、14.79%和18.43%、11.81%;耗水量秸秆碳比测控处理提高了5.87%。(5)0-200cm土层土壤硝态氮累积量随着土层加深而逐渐下降,淋溶更为显著,播前贮量主要集中于0-40cm处。收获后0-100cm土层农户硝态氮最高,秸秆碳与硅钾肥显著低于农户12.98%和10.91%,减少了土壤中硝态氮的残留。(6)收获后土壤有效磷含量变化,在0-20cm表层土壤中最为明显;2m土层有效磷贮量的变化,硅钾肥>农户>秸秆碳>测控处理,硅钾肥与秸秆碳有效磷贮量变化均高于测控处理。在0-40cm土层中,秸秆碳与硅钾肥速效钾含量的变化在20.32-30.34mg/kg之间,大于农户、测控施肥处理;收获后土壤速效钾贮量变化,秸秆碳与硅钾肥有所增加,农户、测控钾素减少。(7)水溶性有机碳、微生物量碳秸秆碳均比测控处理显著提高了7.72%、66.67%;秸秆碳与硅钾肥的易氧化有机碳均显著高于测控;轻组有机碳和颗粒有机碳秸秆碳均比农户、测控显著提高了36.15%、25.88%和20.53%、26.71%;重组有机碳钾肥比农户显著提高了35.21%。微生物量氮秸秆碳均显著高于农户、测控、硅钾肥41.12%、59.50%、19.67%。颗粒有机氮秸秆碳比农户、测控显著提高了50%、39.29%。秸秆碳与硅钾肥能提高土壤碳氮的含量与土壤活性,并改善土壤环境。(8)蔗糖酶、过氧化氢酶生育期表层活性呈上升趋势,成熟期过氧化氢酶四个处理均比杨花期提高了41.88%、48.67%、38.04%、44.30%;脲酶拔节期秸秆碳、硅钾肥均比农户显著提高了7.17%、8.86%,杨花期活性最高;生育期磷酸酶活性逐渐降低,成熟期最低值平均为1.22mg/kg。(9)生育期土壤微生物量碳秸秆碳比农户、测控处理提高了45.63%-83.92%和3.45%-66.67%。微生物量氮在拔节期达到高峰,硅钾肥比农户、测控显著提高了34.53%和28.34%,成熟期秸秆碳比农户、测控显著提高了79.5%、83.8%;微生物量磷生育期呈上升的趋势,介于7.23mg/kg-21.13mg/kg之间,秸秆碳均显著高于农户、测控处理。秸秆碳与硅钾肥对提高土壤养分有效性优于农户、测控。经试验结果分析得出,在晋南当地旱作麦区,在测控施肥基础上,适当配施秸秆碳与硅钾肥,小麦的籽粒产量、生物产量、土壤微生物活性及碳氮组分等均有提高,且当地降水得到充分利用,因此可以在当地麦区推广应用。