东北黑土区长期集约化耕作引发的犁底层硬化、黏化等结构性障碍问题,严重制约土壤生产力和可持续利用.目前缺少高效的改良方法突破深层结构障碍,且深耕和有机物料添加深度的作用机理还不清楚.本研究创新性提出"表层-表下层协同改良"技术,通过3年定位试验,设计了 2种改良深度,3种有机物料投入量,2种改良频次(一次改良、持续改良)共13个处理开展试验研究.探究协同改良技术对土壤结构、土壤含水量和温度的分布特征、土壤含水量对降雨的响应特征及作物生长的影响,并结合主成分分析法构建了土壤生态生产功能评价指标体系,为黑土区坡耕地生态生产功能的可持续提升与产量提高提供理论支持,对响应国家高质量农田建设的要求与筑牢东北粮食安全压舱石具有双重战略价值.主要研究结果如下:　　(1)提出"表层-表下层协同改良"技术,在表层培肥改良的同时,对表下层开展深耕、发生层混层、有机物料梯度添加等协同改良措施,并应用此表层-表下层协同改良模式,在海伦市犁底层深厚、黏化层明显的典型坡耕地上开展了应用研究.　　(2)表层-表下层协同改良对土壤结构特征的影响:表层-表下层协同改良能够提高表层土壤的团聚体稳定性、显著降低表下层土壤容重和提高表下层土壤孔隙度,且不同深度与有机物料投入的协同效应存在分层差异.深耕35cm结合有机物料对20-35cm中层土壤的改良效果更好,可有效降低容重、提高孔隙度及团聚体稳定性.其中持续改良处理中,深耕35cm添加1.5t/亩有机物料处理较CK相比:砂粒和粉粒含量增加了 4.12％和5.82％,黏粒含量降低了 9.94％,容重降低5.84％,孔隙度增加了 1.15％,DR0.25值增加了 22.17％、MWD 提高了 49.26％,GMD 提高了 32.93.35-50 cm下层土壤的结构改善需依赖深耕50cm结合1.5t/亩有机物料的持续改良.一次协同改良处理对土壤结构特征的影响效果依然能够体现上述规律,但是对土壤结构特征的影响效果较持续改良处理弱.　　(3)表层表下层协同处理能够提高土壤各层温度.各土层含水量均有增加,深耕35cm改善中层水分,深耕50cm结合有机物料能够促进深层水分下渗.大雨事件中,深层孔隙连通性高,减少表层径流损失,有机物料提升深层水分稳定性.小雨对表层水分补给为主,中雨和大雨影响全土层,深耕50cm处理水分下渗更快,有机物料存在条件下,土壤保水作用更强,能够提高水分利用效率.　　(4)表层-表下层协同改良显著提升了大豆株高、叶面积及产量,且持续改良处理优于一次改良处理.持续改良模式下,协同处理大豆株高平均较CK显著提高52.1％,叶面积平均提高146.5％,持续20cm以下添加1.5t/亩有机物料的协同改良能够显著提高株高和叶面积.协同改良能够提高作物产量,且对产量的提升效果具有持续性,20cm以下添加1.5t/亩有机物料较不添加有机物料和添加1t/亩有机物料提升作物产量显著,高量有机物料是提升作物产量的关键.　　(5)本研究构建了包含16项生态生产功能指标的评价,采用主成分分析法(PCA),筛选出最小数据集.基于最小数据集的生态生产功能评价结果分析:整体上,表层-表下层协同改良处理能够提升土壤生态生产,表现为土壤生态生产功能评价指数为,深耕35cm表下层添加1.5t/亩有机物料＞深耕50cm表下层添加1.5t/亩有机物料＞深耕35cm表下层添加1t/亩有机物料＞深耕50cm表下层添加1t/亩有机物料＞深耕50cm表下层不添加有机物料＞深耕35cm表下层不添加有机物料＞CK.深耕结合有机物料投入可有效提升土壤生态生产功能指数,其中有机物料投入量的增加对指数提升作用明显,但在一定范围内增加投入量未呈现出更显著的效果,且两种深耕深度在组内对该指数的影响未体现出显著差异.