地表覆盖和施氮是提高旱区作物产量和水分利用效率的主要措施。然而,长期秸秆或地膜+秸秆二元覆盖模式下土壤质量对氮肥管理的响应特征缺乏系统性研究,相关的土壤碳氮转化特征及其微生物学机制尚不清楚。本文基于黄土高原塿土2003年开始的覆盖施氮定位试验,利用磷脂脂肪酸分析（PLFA）、荧光定量PCR等技术,研究长期覆盖（无覆盖,CT;秸秆覆盖,SM;垄上覆膜+沟内覆秸秆,RF）和施氮（不施氮,N0;推荐施氮量,N120;习惯施氮量,N240）下土壤质量演变、碳氮功能基因变化,以及团聚体尺度碳氮分布及其酶学特性。取得的主要结果如下:（1）与CT相比,RF和SM显著提高土壤含水量、速效钾、β-葡萄糖苷酶、磷酸酶和PLFA总量;与RF相比,SM显著提高有机碳、全氮、有效磷、速效钾、β-葡萄糖苷酶、纤维二糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）、革兰氏阴性细菌和真菌,分别提高8.2%、6.5%、18.5%、10.4%、70.2%、105.0%、78.0%、6.4%和12.1%。与N0相比,N120和N240提高土壤硝态氮、全氮、NAG、α-葡萄糖苷酶、微生物量碳、微生物量氮、革兰氏阴性细菌,增幅分别为98.0%–184.7%、7.1%–16.2%、25.0%–65.2%、19.5%–35.9%、10.6%–19.7%、28.5%–30.8%、11.0%–15.6%,但土壤p H、有效磷和速效钾明显降低。（2）覆盖模式间土壤质量指数（SQI）表现为SM（0.698）>RF（0.642）>CT（0.620）;不同氮肥管理SQI表现为N240（0.680）>N120（0.650）>N0（0.630）;覆盖对SQI的提升效果大于施氮,其中以SM+N240处理SQI最高。长期覆盖和施氮模式下,塿土土壤质量评价的最小数据集为土壤含水量、p H、硝态氮、有效磷、NAG和放线菌。（3）与CT相比,SM显著提高氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）丰度,增幅分别为42.5%和25.3%,而RF的AOA丰度则降低26.1%。覆盖模式下,AOB丰度随施氮量增加而增高,土壤硝化潜势与AOB变化规律一致。习惯施氮量下,cbh I和GH48基因丰度分别表现为SM>RF≈CT和SM≈RF>CT。（4）与CT相比,RF和SM大团聚体比例分别提高10.6%和6.9%,平均重量直径分别提高8.9%和5.6%。与N0相比,施氮提高土壤微团聚体以及大团聚体中微团聚体含量,增幅分别为6.6%–12.2%和4.1%–5.4%。有机碳和全氮含量随团聚体粒径的增大而升高,覆盖增加大团聚体、微团聚体和大团聚体中微团聚体中有机碳含量,分别提高9.4%–18.4%、5.6%–11.0%和13.4%–22.9%,其SM效果高于RF。土壤团聚体中全氮变化规律与有机碳相似。与N0相比,N120和N240显著提高大团聚体中全氮含量,增幅分别为4.6%和7.5%;而施氮对团聚体中有机碳含量无显著影响。（5）覆盖和施氮提高团聚体尺度纤维二糖苷酶、α-葡萄糖苷酶、NAG、亮氨酸氨基肽酶活性。碳循环相关水解酶和NAG活性在粉黏粒中最高;酚氧化酶和过氧化物酶活性则在微团聚体中最高;微生物碳、氮在大团聚中最高。覆盖和施氮显著提高大团聚体中微生物量,且以SM+N240处理微生物量碳含量最高。综上所述,秸秆覆盖和施氮能够提高土壤质量、微生物活性、团聚体稳定性及内部碳、氮含量和胞外酶活性,是黄土高原旱地农田可持续发展的有效措施。