La labranza de inversión y la aplicación de fertilizantes orgánicos pueden romper la capa arable y mejorar la calidad del suelo. Sin embargo, los efectos de combinar estas prácticas en la limitación de recursos microbianos del suelo y el rendimiento del maíz en un Haplic Chernozem no están claros. En esta investigación, se estableció un experimento de campo en 2018, y se recolectaron muestras de suelo en 2021 en el condado de Longjiang en el noreste de China, que es una región de Haplic Chernozem. Cuatro tratamientos que comprenden labranza convencional (T15), labranza convencional con fertilizante orgánico (T15+M), labranza de inversión (T35) y labranza de inversión con fertilizante orgánico (T35+M) se dispusieron aleatoriamente con cuatro repeticiones. En comparación con los tratamientos T15 y T15+M, la densidad aparente del suelo disminuyó significativamente en un 11,1-16,3% en la capa de 15-35 cm bajo los tratamientos T35 y T35+M, acompañada por la mejora en la estructura de poros del suelo (porosidad del suelo, circularidad y número de Euler). El tratamiento T15+M aumentó significativamente el carbono orgánico del suelo y los contenidos de nutrientes del suelo en un 11,1-16,3% y 3,9-24,5% en la capa de 0-15 cm en comparación con otros tratamientos. Sin embargo, el carbono orgánico del suelo, el nitrógeno total, el contenido de fósforo disponible, la biomasa microbiana y las actividades enzimáticas alcanzaron los valores máximos en la capa de 0-35 cm bajo el tratamiento T35+M. Además, el tratamiento T35+M tuvo el mayor rendimiento de maíz y el índice de rendimiento sostenible. La estequiometría enzimática extracelular sugirió que los microorganismos del suelo generalmente están co-limitados por carbono y fósforo en un Haplic Chernozem. Sin embargo, el tratamiento T35+M redujo significativamente la limitación de recursos microbianos del suelo, que fue un factor importante que afectó el rendimiento y la sostenibilidad del maíz. El modelado de trayectorias de bosques aleatorios y de mínimos cuadrados parciales mostró que el tratamiento T35+M podría reducir la limitación de recursos microbianos del suelo y aumentar la estabilidad y sostenibilidad del rendimiento del maíz al mejorar los nutrientes disponibles del suelo, la biomasa microbiana y la estructura de poros. Por lo tanto, la incorporación de la labranza de inversión y el fertilizante orgánico es una práctica adecuada de manejo del suelo para aumentar la calidad del suelo y los rendimientos de los cultivos en una región de Haplic Chernozem.