新疆绿洲农业区非灌溉季漫长,在此期间,冻融显著改变土壤水盐运移过程,对土壤质量的影响不容忽视。本研究针对北疆绿洲棉田土壤盐渍化、土壤质量下降等问题,以北疆绿洲区典型棉区—玛纳斯河流域下野地灌区不同滴灌年限棉田（7～22年）以及邻近自然荒地为研究对象,通过资料分析、定点监测、田间调查和控制试验等方法,探究不同情景影响下（滴灌年限、冻融和秋耕方式）土壤物理结构、养分存储、盐分分布和微生物特性的时空分布特征,以揭示长期滴灌棉田土壤质量（物理、化学和生物质量）演变特征,明确非灌溉季冻融及冬前秋耕方式（免耕、深翻;棉秆粉碎全量还田、不还田）对长期滴灌棉田土壤质量的作用机理。主要研究结果如下:1.明确了长期滴灌棉田土壤质量演变特征随膜下滴灌年限的延长（0～14年）,棉田0～100 cm土层土壤容重逐年降低,但滴灌16～22年土壤容重出现增加态势。荒地开垦为棉田后,盐分逐年向深层迁移,且具有明显分层特征,0～200cm土壤储盐量总体上随滴灌年限的延长而逐年降低,脱盐速率逐年减小。长期膜下滴灌增加土壤总碳、总氮和有效磷含量,降低土壤盐分含量,促进土壤团聚。荒地开垦影响土壤微生物群落物种组成,显著增加细菌真菌多样性。膜下滴灌16～22年,微生物丰度和多样性出现下降态势。荒地开垦后,土壤微生物量碳、细菌真菌高质量序列量显著降低（＜7年）,随后逐年增加（7～15年）,直至相对稳定水平（16～22年）。基于冗余分析,总氮、总碳、碳氮比、含盐量、p H和有效磷是影响细菌真菌群落结构的重要因素。通过数据全集和最小数据集（基于相关性分析和主成分分析筛选出6个土壤指标,分别为CO2累积排放量、过氧化氢酶活性、酸性磷酸酶活性、真菌Pielou-e指数、细菌高质量序列量和水稳性团聚体几何平均直径）计算得到土壤质量综合评价指数,2种评价结果均表明荒地开垦后土壤质量随膜下滴灌年限的延长逐年增加（0～14年）,膜下滴灌应用16～22年后土壤质量发生退化。2.阐明了非灌溉季冻融对长期滴灌棉田土壤质量的影响机理冻融显著降低0～100 cm土层土壤容重和固相比例,显著增加土壤总孔隙度、气相和液相比例,且冻融和滴灌年限的交互作用显著。冻融显著降低滴灌棉田土壤＞2 mm和0.5～1 mm机械团聚体含量,增加1～2 mm机械团聚体含量。融化后土壤团聚体机械稳定性显著降低,降低幅度随深度的增加而减小。冻融提高土壤水稳性大团聚体比例及稳定性和0～40 cm土层中有效磷、总碳储量,降低总氮储量。冻融过程中,土壤盐分动态表现出明显的阶段性变化,0～100 cm土层盐分动态分为冻结期积盐-融化前期脱盐-融化后期积盐3个阶段。滴灌年限显著影响盐分通量,与冻结前相较,融化后滴灌7～12年棉田0～200 cm储盐量平均降低7.56 Mg·hm-2,滴灌13～22年棉田储盐量平均增加10.11 Mg·hm-2。温度梯度和雪水入渗是非灌溉季盐分迁移的主要驱动因素,盐分增量与盐分初始值、土壤容重和孔隙度显著相关。冻融显著影响微生物群落结构,与冻结前相较,融化后土壤微生物量碳、细菌和真菌的高质量序列量、OTUs、真菌多样性与丰富度显著降低。建立数据全集和最小数据集（土壤容重、细菌Pielou-e指数和细菌OTUs）,2种评价方法结果均表明,冬春季节自然冻融交替促使了土壤质量的退化。3.揭示了非灌溉季秋耕方式对长期滴灌棉田土壤质量的调控机理深翻和棉秆还田显著降低耕层土壤容重和固相比例,增加土壤孔隙度、土壤液相和气相比例。深翻和棉秆还田显著提高棉田土壤＞0.25 mm水稳性团聚体比例,降低0.053～0.25 mm水稳性团聚体比例。深翻和棉秆还田显著降低团聚体内盐分含量,增加团聚体结合态有机碳含量,提高团聚体的水稳性。棉秆还田增加耕层土壤总碳和有效磷储量,深翻增加土壤总碳储量,降低土壤总氮和有效磷储量。棉秆还田减小非灌溉季节土壤冻结深度,提高土壤平均温度1.00℃,深翻降低土壤平均温度0.05℃。棉秆深翻还田模式促进融化期雪水入渗,增加土壤贮水量,显著降低0～80 cm土层土壤储盐量,减轻了非灌溉季节土壤盐分的表聚。棉秆深翻模式显著提高土壤细菌和真菌的Chao1指数,增加土壤微生物丰富度。利用数据全集和最小数据集（土壤呼吸速率、脲酶活性、细菌高质量序列量、真菌Pielou-e指数、真菌Goods-coverage指数和细菌Chao1指数）定量评价了不同秋耕方式下长期滴灌棉田土壤质量变化,2种方法结果均表明深翻+棉秆还田模式提高土壤质量,减小冻融过程土壤质量的下降幅度。本论文分析了北疆绿洲区长期膜下滴灌棉田土壤质量评价指标的时空分布特征及演变规律,全面揭示了冻融对长期膜下滴灌棉田土壤物理、化学和生物质量的影响机理,以及秋耕对土壤质量的调控机理。研究表明荒地开垦后（＜14年）,在长期滴灌影响下土壤物理结构改善,养分储量提高,土壤微生物丰度和多样性增加,土壤综合质量提高。但随着棉花连作年限的延长（16～22年）,土壤容重增加,微生物多样性降低,土壤盐分表聚,土壤质量下降。冻融有利于土壤部分基本性状的提升,但冻结期和融化后期盐分表聚及微生物多样性下降造成滴灌棉田土壤质量降低。棉秆深翻还田的秋耕模式减小冻融过程中土壤盐分的表聚和微生物多样性的下降幅度,有利于土壤质量的提升。研究结果可为干旱区长期膜下滴灌的可持续应用提供理论依据,对新疆棉花的稳产高产和土地的生态可持续发展具有重要意义。