玉米是我国第一大粮食作物,玉米秸秆处理是现今急需解决的环境问题,而秸秆还田不仅能改善环境同时还能增加土壤肥力,是保护性耕作的核心技术。适宜的秸秆还田技术可以改善土壤玉米根系微区环境,促进玉米高产稳产。在前期研发的基础上,春玉米大垄轮播秸秆还田方式是适应冀西北寒旱区低温缺水特征的主要秸秆还田方式,为进一步探究其春玉米增产机制,研究其对春玉米根系及微生态环境的影响规律。通过分析玉米不同生育期根系生物量以及根际土壤微生物量、酶活性、DOM光谱特征及环境因子时空变化特征,揭示大垄轮播还田方式对根系及微生态的影响规律。研究结果为:（1）大垄轮播秸秆还田后春玉米根干重在196.5～286.8 g之间,比对照提高了45.95%;根冠比在0.12～1.09之间,比对照提高了21.11%;秸秆还田与对照相比根尖数提高了14.83%,根长度提高了18.07%;根表面积提高了39.19%;秸秆还田根系总吸收面积在0.02～0.25 m~2之间,比对照提高了12.5%;活跃吸收面积在0.01～0.15 m~2之间,比对照显著提高了59.09%;根系活力在1.9～37%之间,比对照显著提高了32.6%。总体来看,大垄轮播秸秆还田能显著提高春玉米根干重、根尖数、根长度、根表面积、根冠比、总吸收面积、活跃吸收面积、根系活力。（2）大垄轮播秸秆还田后土壤DOC含量在14.67～16.55 mg·kg-1之间,比对照提高12.82%。通过3DEEM-PARAFAC方法分析土壤DOM,秸秆还田土壤类色氨酸蛋白质C1在4.27～8.45%之间,比对照显著降低31.68%,类富里酸C2在7.14～21.06%之间,比对照显著提高47.49%,类微生物腐殖质C3在24.48～31.66%之间,比对照显著提高7.21%,类腐殖酸C4在9.54～13.40%之间,比对照显著提高6.75%,类酪氨酸蛋白质C5在26.20～50.67%之间,比对照显著提高4.75%。总体来看,大垄轮播秸秆还田能显著提高土壤DOM中类富里酸的占比,降低土壤类色氨酸蛋白的占比。（3）随着春玉米生育进程的推进,秸秆还田土壤MBC含量在481.93～491.72 mg·kg-1之间,灌浆期最高,比对照提高2.03%;土壤MBN含量在99.41～101.69 mg·kg-1之间,成熟期最高,比对照提高2.29%;土壤MBP含量在4.32～7.01 mg·kg-1之间,成熟期最高,比对照显著提高62.27%。随着春玉米生育进程的推进,秸秆还田土壤蔗糖酶活性在14.73～18.24 mg·kg-1之间,在灌浆期最高,比对照显著提高23.83%;土壤脲酶活性在28.79～47.53 mg·kg-1之间,在苗期最高,比对照显著提高39.43%;总体来看,大垄轮播秸秆还田能显著提高春玉米各生育期土壤微生物活性。（4）随着春玉米生育期的延长,秸秆还田根际土壤温度呈先升后降趋势,在拔节期最高,比对照显著提高11.4%;土壤含水率呈波动式的变化,在成熟期最高,比对照显著提高12.71%;土壤pH值呈先升后降的趋势,在成熟期最高,比对照降低5.17%。总体来看,大垄轮播秸秆还田能显著提高春玉米各生育期土壤温度、土壤含水率以及降低土壤pH值,秸秆还田能改善根际土壤微环境从而使玉米高产、稳产。冀西北旱作区秸秆还田能改善土壤微生态环境、促进类富里酸DOM占比、提高土壤微生物活性、促进根系生长、延迟了成熟期玉米根系的衰退,为玉米生长和产量形成提供了良好的根际环境。