中国东北地区是世界四大黑土区之一,对农业发展具有得天独厚的自然资源优势,亦是我国最大的商品粮基地。坡耕地作为重要的耕地资源,占我国东北黑土区耕地面积50%以上,分布广泛且坡缓地长。由于不同程度不尽科学合理的土壤管理措施,我国黑土坡耕地的土壤退化现象尤为严重。过度耕种的现代农业生产,使坡耕地种植面临更严重的土壤侵蚀、黑土层变薄、犁底层变厚变硬、结构稳定性变差等负面风险。近年来,东北黑土坡耕地玉米种植面积和产量不断提高,收后地表残留大量玉米秸秆难以有效处理已成为制约该区域农业生产的主要问题之一。随着我国农业生产已进入快速发展阶段,如何对多样化的耕作措施、种植制度及秸秆还田方式进行科学选择,进而实现农业高效可持续发展已成为当今社会关注的热点问题。以黑龙江省典型黑土坡耕地为研究对象,通过2018-2019年玉米秸秆全量还田裂区实验,以3种耕作措施（免耕秸秆覆盖,NT;旋耕秸秆碎混,RT;翻耕秸秆深埋,PT）结合2种种植制度（玉米大豆轮作,SR和玉米连作,CS）为处理,分别测定各处理4个采样期（0 d、50 d、100 d和150 d）的土壤坚实度、土壤容重、土壤含水率和土壤温度结果,系统分析了坡耕地土壤物理特性指标随机械化耕种作业方式的响应规律。同时,结合机组作业相关测试结果和实验区调研数据,采用GRA-协调度修正的TOPSIS法,对集技术、经济和生态三方面效应的机械化耕种作业方式进行综合效应评价分析,进而为寒区黑土坡耕地优质高效生产模式的选择提供理论参考依据。主要研究内容与取得的成果如下:（1）机械化耕种作业方式效应评价指标体系构建基于综合评价指标体系的指标选取原则,结合寒区黑土坡耕地玉米秸秆还田后的机械化耕种作业特点,构建了玉米茬地机械化耕种作业方式效应评价指标体系,指标体系涵盖了技术效应、经济效应和生态效应三个方面,包含土壤扰动量、进地次数、土壤压实程度、出苗率、劳均负担耕地面积、技术生产率、产值、成本投入、投资回收期、净现值、内部收益率、土壤坚实度、土壤容重、土壤含水率和土壤温度15个三级指标。评价指标体系的所有指标均可通过田间实验和实地调研获取量化数据。（2）土壤物理特性随机械化耕种方式的响应规律实验研究通过坡耕玉米茬地裂区实验,测定不同机械化耕种作业方式的土壤坚实度、土壤容重、土壤含水率和土壤温度数据,探究寒区黑土坡耕地土壤物理特性指标随机械化耕种作业方式的响应规律。结果表明:1)对于不同耕作措施,在150 d的0-15 cm和15-30 cm土层,PT处理土壤坚实度均值分别低于NT和RT处理26.7%、32.3%和28.2%、32.3%。对于不同种植制度,在150 d的15-30 cm和30-45 cm土层,SR处理比CS处理土壤坚实度分别显著降低11.5%和15.4%,其他土层SR和CS处理土壤坚实度差异不显著。无论耕作措施及种植制度如何,土壤坚实度整体表现为随坡位下降而减小。各因素对土壤坚实度影响的重要性表现为土层深度>坡地位置>耕作措施>种植制度。2)对于不同耕作措施,在50 d的0-10 cm、10-20cm和20-30 cm土层,NT处理土壤容重分别显著高于PT处理15.8%、12.8%和17.5%;在150d的0-10 cm土层,NT和RT处理土壤容重分别显著高于PT处理14.7%和19.7%,在10-20 cm、20-30 cm和30-40 cm各土层,NT、RT和PT处理间土壤容重差异均不显著。对于不同种植制度,无论50 d或150 d的0-40 cm各土层,土壤容重均未随种植制度不同而产生显著性差异。除PT（50 d）处理外,无论50 d或150 d,每种处理的土壤容重在各土层深度整体表现为随坡位下降而减小。3)对于不同耕作措施,在50 d的0-10 cm土层,NT处理土壤含水率显著高于PT处理8.7%。在100 d的0-40 cm各土层,尽管NT、RT与PT处理间土壤含水率差异均不显著,但NT处理均高于RT与PT处理。在150 d的10-20 cm土层,NT与PT处理土壤含水率分别显著高于RT处理10.6%和10.2%,其他各土层NT、RT与PT处理间土壤含水率差异均不显著。对于不同种植制度,相比CS处理,SR处理使4个采样期0-40 cm各土层土壤含水率均值分别提高2.3%、0.8%、0.8%和1.4%。除150 d外,0 d、50 d和100 d的土壤含水率在各土层均随耕地坡位下降呈增加趋势,且土壤含水率总体表现为上、下坡位间具有显著差异。4)对于不同耕作措施,在0 d的0-10 cm土层,PT处理土壤温度显著高于NT处理0.54℃,其他各土层,NT、RT与PT处理间土壤温度差异均不显著。在50 d和100d的0-40 cm各土层,NT、RT与PT处理间土壤温度差异均不显著。在150 d的20-30 cm土层,NT和RT处理土壤温度分别显著高于PT处理0.47℃和0.55℃,其他各土层,NT、RT与PT处理间土壤温度差异均不显著。对于不同种植制度,相比SR处理,CS处理使4个采样期0-40 cm各土层土壤温度均值分别提高4.8%、3.5%、1.0%和0.2%。在0 d的0-10 cm和10-20 cm土层,上坡位和中坡位土壤温度分别显著高于下坡位0.40℃、0.73℃和1.27℃、0.93℃。在150 d的0-10 cm土层,中坡位和下坡位土壤温度分别显著高于上坡位0.70℃、0.58℃。（3）不同机械化耕种作业方式对技术效应指标影响的对比分析通过坡耕玉米茬地裂区实验,获取不同机械化耕种作业方式的土壤扰动量、土壤压实程度、出苗率、进地次数等机组技术效应指标数据,对比分析不同机械化耕种作业方式的技术效应指标数据规律。结果表明:土壤扰动量在NT处理下最小（33330 mm2）,RT处理下次之（169000 mm2）,PT处理下最大（338000 mm2）;进地次数在NT处理下较少（1次）,RT和PT处理下较多（3次）;土壤压实程度在NT处理下最小（1057 kg/m2）,RT处理下次之（4435 kg/m2）,PT处理下最大（5875 kg/m2）;与NT和RT处理相比,PT处理显著降低玉米出苗率14.51%和14.22%,与NT处理相比,RT处理显著降低大豆出苗率10.20%;劳均负担耕地面积在NT处理下最大（2.92 hm2/人）,PT处理下次之（2.51 hm2/人）,RT处理下最小（2.34 hm2/人）;当量技术生产率在NT处理下最大（0.58 hm2/h）,PT处理下次之（0.36 hm2/h）,RT处理下最小（0.33 hm2/h）。（4）不同机械化耕种作业方式对经济效应指标影响的对比分析基于实地调研和田间实验,获取不同机械化耕种作业方式的生产投入、产值和投资回收期等机组经济效应指标数据,对比分析不同机械化耕种作业方式的经济效应指标数据规律。结果表明:从大豆产值来看,在NT处理下最高（8139.3元/hm2）,PT处理下次之（7498.7元/hm2）,RT处理下最低（6318.9元/hm2）;从玉米产值来看,在NT处理下最高（9114.6元/hm2）,PT处理下次之（8392.5元/hm2）,RT处理下最低（7228.7元/hm2）。不同机械化耕种作业方式的投入总成本由高到低表现为PT（玉米）、RT（玉米）>NT（玉米）>PT（大豆）、RT（大豆）>NT（大豆）。投资回收期在NT处理下最短（第3.1年）,RT处理下次之（第8.8年）,PT处理下最长（第28.9年）。净现值在RT处理下最大（50.15万元）,PT处理下次之（46.06万元）,NT处理下最小（18.86万元）。内部收益率在NT和RT处理下均为12%,PT处理下仅为6%。（5）不同机械化耕种作业方式综合效应评价与建议基于所构建的机械化耕种作业方式效应评价指标体系,采用GRA-协调度修正的TOPSIS法对6种机械化耕种作业方式进行综合效应评价。评价结果表明:机械化耕种作业方式综合效应评价得分顺序为CS+NT（0.651）>SR+NT（0.642）>SR+RT（0.415）>SR+PT（0.395）>CS+RT（0.381）>CS+PT（0.256）。无论轮作大豆还是连作玉米,综合评价结果均以NT处理得分最高;3种耕作措施下SR处理的综合评价得分均值高于CS处理。根据评价结果进行机械化耕种作业方式优选时,耕作措施应优先选用免耕秸秆覆盖措施,种植制度应优先选用玉米大豆轮作制度。