东北地区是我国玉米主产区,近年来随着玉米产量不断提高秸秆生物量也在逐年增加,玉米秸秆中含有丰富的大量和微量营养元素,是土壤养分的重要来源之一。由于东北地区特殊的气候条件,冬、春季节降水少、气温低,秸秆腐解缓慢,导致秸秆还田后土壤播种层环境恶化,是东北地区秸秆还田难以实行的主要问题。棕壤是我国主要旱作农田土壤类型之一,辽宁省的棕壤面积占全国总面积的49%,在棕壤旱作农田研究玉米秸秆资源的高效利用方式,对于东北地区旱地农业的可持续发展至关重要。本文于2014-2019年连续6年开展了秸秆还田方式试验,其中2014-2015年设置大区对比试验,研究了不同还田方式下（免耕、旋耕、翻耕）秸秆腐解率及养分释放规律,及其对耕层土壤养分含量的影响。在大区对比试验基础上,于2016-2019年连续四年设置微区秸秆还田定位试验,研究不同还田方式（混拌、翻埋、移除）和耕作深度（10、30、50 cm）下秸秆腐解及其对土壤结构和功能的作用规律,旨在为东北棕壤旱作农田玉米秸秆还田奠定理论基础、并提供技术支持。主要研究结果如下:免耕、旋耕和翻耕3种秸秆还田方式下,秸秆腐解速率均表现为前期快、后期慢的变化规律,秸秆养分释放率均表现为钾>磷>碳>氮。免耕、旋耕和翻耕秸秆还田处理秸秆两年平均腐解率分别为38.8%、78.0%、65.9%,两年平均碳释放率分别为56.5%、78.8%、69.4%,氮释放率为16.7%、53.5%、38.8%,磷释放率为81.3%、92.5%、89.8%,钾释放率为92.0%、99.4%、98.9%。免耕秸秆还田处理秸秆腐解率及碳氮释放率与还田时间符合逻辑斯蒂曲线方程,旋耕和翻耕秸秆还田处理秸秆腐解率、碳氮释放率及3种还田方式秸秆磷钾释放率随还田时间变化符合米氏方程。旋耕秸秆还田提高了0-15 cm土层土壤有机碳和全氮含量,翻耕还田则增加了15-25 cm土层有机碳和全氮含量,旋耕秸秆还田处理土壤全磷含量显著高于翻耕秸秆还田处理（P<0.05）,且与免耕秸秆还田处理的全磷含量差异不显著,3种还田方式的土壤全钾含量差异均不显著。短期秸秆还田条件下,综合分析秸秆腐解及土壤养分变化,旋耕和翻耕处理培肥效果较免耕覆盖还田更明显。混拌还田方式下耕作10 cm处理在还田第1年（2016年）秸秆腐解率显著低于耕作30和50 cm处理,但在还田第2年（2017年）和还田第3年（2018年）混拌还田10 cm处理秸秆腐解率则显著高于耕作30和50 cm处理。翻埋还田处理3年则均表现为耕作10 cm处理秸秆腐解率显著高于耕作30和50 cm处理。秸秆氮的释放率与秸秆腐解率变化趋势相同,但秸秆碳的释放率则表现为随耕作深度的增加而下降的变化趋势。土壤有机碳及全氮含量随土层深度的增加呈下降的趋势,但随还田年限的增加则呈增加的趋势;与秸秆移除处理相比,秸秆还田处理显著增加了土壤有机碳及全氮含量,不同耕作深度下进行秸秆还田,均可有效增加耕层土壤有机碳、全氮含量及碳氮比。秸秆还田条件下,耕作10 cm处理可显著提高0-10和10-20 cm土层有机碳及全氮储量,耕作30 cm处理可显著增加20-30 cm土层有机碳和全氮储量,耕作50 cm处理则可增加30-40和40-50 cm土层有机碳和全氮储量,翻埋30 cm处理能够显著增加0-50 cm土层有机碳和全氮储量。秸秆腐解率与土壤有机碳和全氮含量的相关分析结果表明,在0-10和10-20cm土层秸秆腐解率与土壤有机碳和全氮含量呈正相关关系,在20-30 cm土层二者之间为抛物线关系,而30-40、40-50和50-60 cm土层二者之间则表现为负相关的线性关系。秸秆腐解过程中碳、氮释放,提高土壤有机碳和全氮含量,且有机碳、全氮含量及储量呈现耕层富集的现象。土壤容重随着秸秆还田年限的增加而降低,秸秆还田（混拌、翻埋）处理在第1年土壤容重与秸秆移除处理差异不显著,而在第2年和第3年秸秆还田处理土壤容重则显著低于秸秆移除处理。土壤容重与紧实度均表现为随土层深度增加而呈增加的变化趋势。秸秆还田第1年和还田第2年耕作50 cm处理显著降低土壤三相比值,秸秆还田第3年耕作50 cm处理显著增加了土壤三相比值。表层（0-20 cm）土壤温度和含水量受环境影响显著、呈现季节性变化,不同还田方式和耕作深度处理对土壤温度影响不明显,但深耕处理明显增加水分入渗深度。与耕作50 cm处理相比,耕作10和30 cm处理显著增加>0.25 mm水稳性大团聚体含量,且随土层深度增加>0.25 mm水稳性大团聚体含量降低,3种还田方式下耕作10 cm处理显著提高各粒级土壤水稳性团聚体含量以及各土层平均重量直径。深耕处理破坏土壤结构,增加土壤三相比值同时降低水稳性大团聚体含量,增加了水分淋溶损失。混拌还田10 cm处理显著增加了0-10 cm土层土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量,翻埋还田10 cm处理则显著增加了10-30 cm土层土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量。秸秆还田（混拌、翻埋）10 cm处理显著增加了0-10 cm土层脲酶和酸性磷酸酶活性,秸秆还田30 cm处理显著提高了10-30 cm土层脲酶和酸性磷酸酶活性,混拌还田处理则显著降低了β-葡萄糖苷酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶活性。混拌还田10 cm处理显著提高了0-10 cm土层细菌和真菌丰度,而耕作30 cm处理在10-30 cm土层作用效果更加明显。土壤p H值与细菌和真菌丰度呈显著负相关关系,细菌和真菌的Alpha多样性中Chao1指数与环境因子之间无显著性相关关系,而Shannon指数在0-10 cm土层与土壤酸性磷酸酶活性、脲酶活性、p H值、速效钾、速效磷以及全氮含量呈显著相关关系,且细菌和真菌与土壤环境因子间关系呈相反趋势。与细菌微生物组成相比,真菌微生物组成受环境条件影响更加明显。综合分析认为,翻埋还田30 cm处理降低耕层土壤容重和紧实度,提高土壤水稳性大团聚体含量,固持土壤有机碳和全氮含量,同时提高10-30 cm土层土壤细菌和真菌丰度以及脲酶和酸性磷酸酶活性,是本文中对土壤培肥效果明显的一种秸秆还田方式。