本研究针对我国农业生产中存在的不合理施肥造成环境污染、肥料利用率偏低、土壤的生物活性降低、微生物区系结构变化等问题，利用有机无机复合肥、猪粪堆肥和秸秆还田配施来改善土壤肥力及土壤微生物区系。本研究以山东德州哨马营村（田间试验始于2010年冬小麦季）农田为研究对象，设计6种不同施肥处理试验，即CK（不施肥对照），CF（常规氮磷钾肥），OF（70%常规氮磷钾肥+猪粪堆肥3000kg/hm2），FS（秸秆全量还田+100%NPK+秸秆伴侣150kg/hm2），OI1（猪粪堆肥有机无机复合肥1800kg/hm2），OI2（猪粪堆肥有机无机复合肥3600kg/hm2），分别于2012年、2013年小麦季和玉米季收获时采集耕层土壤样本，系统研究了土壤理化性质、作物产量及微生物特性对于不同施肥的响应。主要研究结果如下：1．不同的施肥处理结果表明，土壤有机质、全氮、速效钾、有效磷都高于不施肥处理，并且FS和OF处理要明显高于CF处理，有机无机复合肥的两个处理与CF差异性较小。其中FS、OF和OI2处理对速效钾和有效磷的提升最为明显。各个施肥处理的pH值都略有下降，CF的pH值要低于CK，并且FS和OF处理的土壤pH较CF低。各处理总养分含量高低次序为FS> OF> OI2>OI1>CF>CK处理。小麦和玉米的产量变化可以看出，2012年和2013年产量CF较CK分别提高49.04%、37.92%、23.12%和30.96%。FS和OF处理要显著高于CF处理，在各季中产量比常规施肥处理高出2%-9%，有机无机肥处理（OI1和OI2）产量与常规施肥处理没有显著性差异。在各施肥处理中FS处理的产量在小麦季和玉米季产量都较高。2．2013年玉米生育期酶活动态变化表明，施肥均能提高三种酶的活性，并且表现出较强规律性：土壤过氧化氢酶在玉米拔节期出现活性高峰，土壤纤维素酶和土壤脲酶在玉米大喇叭口期出现活性高峰，FS处理在各个时期酶活较高。土壤养分和产量分析表明，FS处理和OF处理效果最佳，OI2、OI1和CF次之，CK最低。产量与土壤速效养分之间呈显著正相关，与拔节期和大喇叭口期各酶活呈极显著正相关。3．从土壤微生物数量上来看，无论是小麦季，还是玉米季各施肥处理的微生物数量均要高于CK，而且FS和OF处理的微生物数量要优于其它处理。PCR-DGGE结果表明，2012年和2013年农田土壤中的细菌变化较小，各处理间相似性较高，细菌中并未出现特异性条带；土壤真菌的变化较为明显，CK中含有的真菌条带最多，常规施肥次之，而其它施肥处理条带都有所减少。真菌中出现特异条带，如假裸囊菌，是一株产纤维素酶的耐冷菌。粪生真菌，以动物（尤其是食草动物）粪便为生长基质并具有分解粪素能力的。4．Biolog-Eco板结果表明，不同施肥制度之间的土壤微生物活性（AWCD）、土壤微生物物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)均存在差异，各施肥处理均显著高于对照，其中FS和OF处理最高，小麦季和玉米季中FS和OF处理的综合主成分值为正值，而其他处理为负值。主成分分析表明，CK和CF，OF和FS，OI1和OI2利用碳源方式分别相似。主成分分析结果显示，四个主成分图上，FS和OF处理位于PC1轴和PC2轴正端，而CK和CF轴位于PC1轴和PC2轴负端，OI1和OI2则位于PC1轴负端和PC2正端，不同施肥处理存在相似性。说明2年四季作物的土壤微生物功能变化趋势相似。5．454高通量测序表明：土壤OTUs涵盖了土壤中97.71%-99.34%的真菌，土壤真菌包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、壶菌门(Chytridiomy cota)、接合菌门(Zygomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)等菌群，子囊菌门在土壤真菌中的丰度较高。CK处理的真菌丰富度指数（Chao1）和均匀度指数(ACE)最高，而OI2的最低，FS、OF和OI1处理的Chao1指数和ACE指数都较低，CF与CK指数都较接近，利用分层聚类对各土壤真菌进行亲缘关系分析：OI1和OI2亲缘关系较近，FS、OF和CF亲缘关系较近，而CK则亲缘关系较远。6．Illumina高通量测序表明，土壤OTUs覆盖了土壤中68.4%--72.1%的细菌和古菌，变形菌门是细菌门里最大的门，在各个施肥处理的土壤样品中比例为28.4%-30.80%，各施肥处理个别类群差异显著。CK处理在泉古菌门、放线菌门、厚壁菌门、变形菌门中细菌丰度明显低于施肥处理，但是在疣微菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门、拟杆菌和浮霉菌门中比例较高。CK和FS处理中不存在OP11门，OI1处理不存在OD1门，它们都属于厌氧菌，在整个微生物群落中所占的比例非常低。利用分层聚类对各土壤细菌进行亲缘关系分析，OI2和FS亲缘关系较近，CK和CF亲缘关系较近，OI1和OF亲缘关系较近。