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为系统研究春玉米高产田土壤结构的年际变化规律,本研究设置连续5年玉米秸秆还田定位试验,不同生物炭配比土壤持水性模拟试验和不同冻结频率土壤冻融交替模拟试验,测定土壤的结构性、持水性和孔性等指标和玉米地上部叶片、干物质积累及产量指标,通过关联分析,探明深翻秸秆还田年际变化对土壤结构和玉米产量的影响,为春玉米高产农田创建与培肥提供参考。通过秋季深翻40cm和春季浅旋耕15cm,将春玉米秸秆全量粉碎还田(年平均还田量为2925kg/667m2),逐年定位了秋深翻0年+春季浅旋耕5年(CK)、秋深翻1年+春季浅旋耕5年(SF1)、秋深翻2年+春季浅旋耕5年(SF2)、秋深翻3年+春季浅旋耕5年(SF3)、秋深翻4年+春季浅旋耕5年(SF4)5块春玉米定位试验田(长115m×宽4.5m),对其土壤结构指标进行分析。1.不同深翻年次(SFl至SF4)处理间,0-40cm土层土壤容重、土壤紧实度显著低于CK。0-20cm土层,机械团聚体>0.25 mm团聚体含量(R025),SF4显著小于CK。平均重量直径(MWD),SF3和SF4显著小于CK。几何平均直径(GMD),SF4显著小于CK。土壤的团聚体破坏率(PAD),SF1显著小于CK。水稳性团聚体的不稳定系数(SWA),SF1-SF4显著小于CK。分形维数(D),SF4显著大于CK。20-40cm土层,机械团聚体>0.25 mm团聚体含量(R0.25),SFl和SF2显著大于CK。平均重量直径(MWD),SF2显著大于CK。几何平均直径(GMD)SF2显著大于CK。土壤的团聚体破坏率(PAD),SF1～SF4显著小于CK。水稳性团聚体的不稳定系数(SWA),SF1～SF4显著大于CK。分形维数(D),SF2显著小于CK。2.深翻秸秆还田对土壤孔隙度的影响(定位试验),结果显示：春播前,SF1-SF4比CK显著增加,分别增加了13.44%、16.83%、23.38%和23.11%：灌浆期,SF1～SF4比CK显著增加,分别增加了16.94%、16.96%、16.94%和22.54%;收获期,SF1-F4比CK显著增加,分别增加了18.65%、20.08%、22.57%和25.54%。3.深翻秸秆还田对土壤持水性的影响(大田定位试验)结果显示：高产田的土壤持水性比CK差,土壤平均入渗速率比CK快,累积入渗量比CK多。高产田之间,随深翻秸秆还田年次的增加,土壤持水性逐年下降,土壤平均入渗速率逐年加快,土壤的累积入渗量逐年增大。4.因连年深翻秸秆还田后有机质分解速率不同,为研究土壤有机质不同梯度增加时,土壤入渗速率和土壤水分特征曲线的变化规律,设置室内单环入渗法和压力膜仪,模拟大田试验。试验研究了同一容重条件下,施加不同配比生物炭(0%、1%、3%、5%、8%、10%)在不同质地土壤(砂土、壤土)中对土壤水力传导性能的影响。结果表明：在容重保持不变的情况下,添加不同比例的生物炭对砂土及壤土的影响不同,在砂土中添加生物炭,随着生物炭含量的增加,砂土的入渗速率、累积入渗量减小,能有效提高土壤持水能力；在壤土中,当生物炭添加比例从1%增到8%时,累积入渗量、入渗速率及持水能力递增,当添加量达到10%时,反而较8%处理时有所衰减,土壤持水性出现波动。5.为系统研究土壤结构的年季节变化,采用室内模拟田间季节性冻融过程实验方法,设置冻结频率0、2、4、6次进行室内模拟冻结实验。结果表明：冻融交替作用显著增多土壤孔隙的数目;显著减小低产田Feret直径和土壤的平均孔隙面积；冻融交替显著减小高产田>5mm团聚体的孔隙数目,显著减小了低产田0.5～1mm、1-2mm和2～5mm团聚体的孔隙数目；冻融交替显著增加低产田2～5mm团聚体的平均孔隙面积。6.深翻秸秆还田对春玉米根系的影响(定位试验)结果显示：0-60cm土层根系干重、根系长度和根表面积,SF1-SF4显著大于CK。灌浆期地上部干物质的积累,SF2-SF4显著大于CK。叶绿素相对含量,SF1-SF4显著大于CK。最大光化学效率,SF4显著大于CK。产量构成方面,亩穗数,SF3和SF4显著大于CK。深翻秸秆还田措施对穗粒数影响不显著。千粒重,SF1-SF4显著大干CK。籽粒产量,SF3和SF4显著大于CK。生物量,SF2-SF4显著大于CK。