秸秆富含作物生长所需的碳、氮、磷、钾等元素,还田后可以增加养分含量及作物产量,改善土壤结构,还能有效缓解土壤有机碳的负平衡现象,提高土壤的固碳能力。在化肥减量的大背景下,秸秆还田已成为培肥改土、增产减排的重要农业措施。还田模式对还田效果影响较大,科学合理的还田模式不仅可以促进当地农业生产,还能避免秸秆资源的浪费和环境污染。本研究在秸秆还田为主要循环利用方式的前提下,利用田间原位监测、尼龙网袋法、计算机断层扫描技术和气相色谱-质谱联用技术,探究不同还田方式下秸秆腐解和养分释放规律、秸秆处理方式对川中丘陵区石灰性紫色土孔隙和有机碳的影响以及还田量对土壤碳氮养分的影响。主要研究结果如下:（1）秸秆粉碎旋耕处理有利于秸秆腐解和秸秆碳氮养分释放,同时有利于增加15-30cm土层土壤养分。在当前川中丘陵秸秆快速腐熟剂缺乏情况下,秸秆粉碎旋耕还田处理短期内秸秆腐解更快,更适合川中丘陵一年两熟或多熟的种植制度,同时可以有效补充土壤养分,有利于川中丘陵区农业资源循环利用。（2）秸秆粉碎和焚烧还田均有利于增加耕层土壤总孔隙度,同时使耕层土壤孔隙形态一定程度上不利于溶液迁移,有利于提高土壤保水保肥能力。其中,秸秆焚烧还田处理耕层土壤大孔隙度和水分运移通道增加,但耕层土壤连通性增强不利于有机碳积累,有机质分解产生的CO2等气体更易扩散到大气中造成负面影响。秸秆粉碎还田耕层土壤大孔隙度降低,土壤水肥保蓄能力较焚烧处理增强。同时粉碎还田土壤大小孔隙配比合理且孔隙间物质交换及气体扩散适度,有利于耕层土壤有机碳积累。因此,综合比较两种还田方式在保水保肥、抗蚀抗旱及有机碳固存等方面的差异,秸秆粉碎还田更有利于改善石灰性紫色土耕层土壤的孔隙特征,更适合川中丘陵农业健康可持续发展。（3）秸秆30%、50%和100%还田均有利于显著增加0-15cm土层土壤总有机碳含量,一定程度上增加土壤可溶性有机碳和木质素含量。秸秆30%还田处理0-15cm土壤木质素总含量及3种单体含量均最高,更有利于土壤碳积累;秸秆50%还田处理可以显著增加0-15cm土层全氮和15-30cm土层土壤MBC、MBN含量,更有利于土壤碳氮养分利用;秸秆100%还田处理土壤总有机碳含量高,土壤养分储备更好。