东北位于世界三大黑土带之一“中国黑土带”,总面积103万km2,黑土是宝贵的土壤资源。然而,长期“重用轻养”的土地利用方式加速农田土壤退化,严重制约了东北地区农业可持续发展,导致东北粮食生产“压舱石”的作用发生动摇风险,黑土退化引起学者们广泛关注和中国政府的高度重视。因此,如何通过耕作制度的改革与创新,解决传统耕作制度中存在的问题,对保护东北黑土和实现农业可持续发展意义重大。保护性耕作与秸秆还田被认为是保护黑土和农业可持续发展直接途径。吉林省半湿润区是吉林省粮食生产主要区域,也是东北黑土带典型代表区域。为此,在该区域内,研究以“秸秆还田”为核心的耕作方式对土壤环境及玉米产量的影响,对于东北黑土地保护和农业可持续发展具有重要意义。本试验于2017-2020年在吉林省公主岭市范家屯镇香山村进行（43°45’N,125°01’E）,采用田间定位大区试验,设置了常规耕作（CT）、秸秆深翻耕作（PT）、秸秆碎混耕作（RT）、免耕（秸秆全量粉碎覆盖）（NT1）、免耕（30%秸秆移除田外）（NT2）、免耕（30%秸秆移除田外）+深松（NT3）、免耕（留高茬全量秸秆覆盖）（NT4）;免耕（全量秸秆条带覆盖）（NT5）8个处理,测试了玉米生长发育及产量（生育进程、出苗率、苗期株高整齐度、干物质积累、产量）、土壤物理特性（土壤容重、总孔隙度和三相比）、土壤化学特性（有机质含量、全量氮磷钾和速效氮磷钾、p H值）、土壤温度和土壤含水量指标,明确了不同耕作方式下土壤环境及玉米产量效应,采用结构方程模型（SEM）解析了耕作方式对玉米产量的影响关键因子及潜在机制。主要研究结果如下:（1）耕作方式会影响玉米出苗、生长发育和产量。与CT相比,PT和RT虽然降低了V6期干物质积累,但是,玉米出苗及全生育进程基本与CT处理一致,提高了苗期株高整齐度,分别提高为31.7%和12.3%;PT和RT玉米产量有增产势趋,PT三年平均增产2.0%,RT平均增产0.5%。所有保护性耕作处理出苗时间及全生育期延迟,降低株高整齐度,单株干物质积累和产量。延迟出苗和成熟期2-7天和1-4天,其中NT1和NT4延迟时间最长;降低株高整齐度11.7%-30.2%;降低产量0.7%-11.0%,其中NT1和NT4分别降低产量达到11.0%和10.1%,NT2、NT3和NT5分别降低产量为2.4%、2.9%和0.7%。出苗率和百粒重与产量呈极显著正相关,有效穗数与产量呈显著正相关,生育进程差异与产量呈极显著负相关。（2）耕作方式会影响0-40 cm土壤容重、总孔隙度和三相比,以及0-30 cm土壤有机质和养分含量,但是,对10-20 cm土壤物理特性和0-5 cm土壤化学特性影响更大。与CT相比,PT、RT和NT1处理分别降低10-20 cm土壤容重4.6%-10.7%、4.1%-5.9%和0.7%-4.1%,降低三相比R值6.7%-48.3%、14.5%-24.3%和15.8%-20.6%,提高土壤总孔隙度6.0%-14.6%、3.6%-8.0%和1.0%-5.6%。保护性耕作处理降低土壤容重和土壤三相比R值,降低幅度为0.7%-10.0%和8.9%-56.3%,提高了土壤总孔隙度,提高幅度为1.0%-13.7%。PT和RT降低了0-5 cm土壤有机质和养分含量,而所有保护性耕作处理增加了0-5 cm表层土壤有机质和养分含量。其中,PT和RT处理0-5 cm土壤有机质含量分别降低8.7%和7.9%,NT1处理土壤有机质含量增加22.6%;所有保护性耕作处理增加了0-5cm土壤有机质含量,增加幅度为1.4%-22.6%。（3）耕作方式会影响玉米全生育期土壤含水量和生育前期土壤温度。与CT相比,所有处理提高了土壤含水量,其中NT1和NT4提高幅度最大,PT、RT、NT1、NT2、NT3、NT4和NT5分别在玉米全生育增加0.13-2.45个百分点、0.91-3.35个百分点、2.79-6.82个百分点、2.3-5.0个百分点、1.95-3.27个百分点、1.14-5.35个百分点和1.33-5.16个百分点。耕作方式主要影响了播种至V12土壤温度,其中对播种至出苗期影响更大,PT、RT、NT1、NT2、NT3、NT4和NT5分别较CT降低0.51℃、0.96℃和2.73℃、1.90℃、1.70℃、2.17℃和1.49℃。同时,耕作方式显著影响了土壤积温,PT、RT、NT1、NT2、NT3、NT4和NT5处理5 cm土层≥10℃积温三年平均分别降低22.6℃、86.1℃、216.2℃、158.3℃、111.8℃、210.0℃和112.7℃。（4）有效穗数和百粒重是决定产量的直接因子,在间接因子中,土壤温度和水分是影响玉米产量的最重要的因子,二者通过影响出苗时间,进而影响有效穗数和百粒重,最终影响产量,对于保护性耕作而言,土壤温度对玉米产量影响贡献更大。（5）研究表明,在吉林省半湿润区,如果以玉米产量为目标,秸秆深翻耕作（PT）和秸秆碎混耕作（RT）两个处理是比较适宜的耕作方式;如果以保护性土壤为目标,免耕（秸秆全量粉碎覆盖）（NT1）和免耕（留高茬全量秸秆覆盖）（NT4）两个处理效果更佳;如果是以农业可持续为目标,优先选择免耕（30%秸秆移除田外）（NT2）、免耕（30%秸秆移除田外）+深松（NT3）和免耕（全量秸秆条带覆盖）（NT5）这三个处理。