Para abordar la degradación del suelo causada por la monocultura a largo plazo, la labranza rotativa y la fertilización química excesiva en regiones semiáridas de China, realizamos un experimento de campo de tres años. Evaluamos la sinergia de prácticas de manejo integrado combinadas con métodos de labranza continua y rotativa (incluyendo arado, rotativa, arado de vertedera) a diferentes profundidades de labranza (10-15, 15-25, 25-35 cm) con diferentes regímenes de fertilización (química vs. orgánica-inorgánica). Entre todos los tratamientos, la práctica de labranza rotativa que integra el arado de vertedera a una profundidad de 25-35 cm con fertilización orgánica-inorgánica [1200 kg ha de compost maduro + 375 kg ha de fertilizante compuesto (N:PO:KO = 15:15:15)] reduce significativamente la densidad aparente en un 11.8% y aumenta la porosidad total en un 17.9% en la capa de suelo de 15-25 cm. Esta práctica optimiza la estratificación de nutrientes, elevando el nitrógeno y el potasio disponibles en la capa superficial (10-15 cm) a 126.13 y 372.45 mg kg, respectivamente, mientras que aumenta el fósforo disponible en el subsuelo (25-35 cm) en un 247.8%. Además, mejora significativamente la actividad microbiana del suelo, aumentando las poblaciones de bacterias, actinobacterias y hongos en 3.42 x 10, 0.65 x 10 y 2.40 x 10 UFC g, respectivamente, junto con un aumento del 49.4% en la respiración del suelo. Estas mejoras sinérgicas promueven colectivamente rendimientos estables de maíz (aumentando en 1731.4 kg ha) y altos retornos económicos (ingreso neto aumentando en 3301.6 CNY ha). Estos hallazgos apoyan la promoción de estrategias integradas de labranza-fertilización para mejorar la productividad del maíz y la función ecológica del suelo en regiones semiáridas.