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本研究以中国科学院海伦农业生态实验站土壤空间移位长期定位试验为平台，于2005-2007年种植玉米，在两种施肥水平下研究了土壤有机质(SOM)含量不同的黑龙江北安(SOM11)、黑龙江嫩江(SOM6)、黑龙江海伦(SOM5)、吉林德惠(SOM3)和吉林梨树(SOM1.7)五块农田黑土的主要土壤酶活性、土壤微生物量碳氮、微生物群落总体活性、多样性、丰富度和均匀度指数以及相应的养分含量的差异及其动态变化，结果表明：
随着有机质含量的增加，土壤酶活性和微生物量增加，年际间的水热因子影响两者的变化。施化肥增强土壤酶活性和土壤微生物量碳氮的含量。
土壤微生物群落总体活性(AWCD)值、多样性指数(H)、丰富度指数(S)和均匀度指数(E)变化，也随有机质含量增加而增大，大小顺序为：SOM1.7＜SOM3＜SOM5＜SOM6＜SOM11。5种不同有机质含量的农田黑土敏感微生物碳源为：α-丁酮酸、腐胺、D,L-α-甘油。施化肥可提高土壤微生物群落碳源代谢的总体活性。
土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、脱氢酶、过氧化氢酶活性，土壤微生物量C、N与土壤有机C、全N、碱解氮呈极显著和显著相关关系。土壤脲酶、磷酸酶活性以及土壤微生物量碳与玉米产量存在极显著相关关系，可作为玉米产量的敏感生物活性指标。
土壤脲酶、过氧化氢酶、微生物量碳对土壤有机质、全氮、碱解氮有直接正效应；磷酸酶对土壤全P有直接正效应；转化酶、脱氢酶对土壤有机质具有正效应；微生物量氮对土壤全N有正效应，其余都是通过间接效应对土壤养分产生影响。作为肥力综合评价指标，土壤脲酶活性、微生物量C、过氧化氢酶活性、转化酶活性优于脱氢酶活性、磷酸酶活性、微生物量N。
在玉米关键生育期，土壤温度峰值出现在拔节期；有机质含量低于60 g·kg-1时，土壤温度随有机质含量的增加而增加；土壤湿度是随有机质含量的增加而增加，SOM11土壤含水量比最低的SOM1.7高出15至26个百分点。土壤脱氢酶、转化酶、过氧化氢酶活性峰值出现在拔节期，抽雄吐丝期土壤脲酶活性最强；土壤微生物量碳氮的峰值出现在玉米拔节期，随后下降。
不同有机质含量的农田黑土pH在玉米生育期波动较大，变差范围为0.1-1.2；土壤容重变化与土壤有机质含量呈负相关。土壤氮、碱解氮、全磷含量随有机质含量的增加而增加，但有效磷含量无明显规律。
不同有机质含量的农田黑土玉米产量变化趋势：SOM1.7＜SOM3＜SOM5＜SOM11＜SOM6，即嫩江(SOM6)处理玉米产量最高。年际间，相对气温高的年份玉米产量明显高于气温低的年份。