城镇建设、粮食需求等压力导致土地利用方式发生了巨大的变化,特别是由自然植被（森林地、草地）转变为其他用地后,造成进入土壤各发生层次的有机质的数量和质量明显不同,这些变化影响土壤有机质（SOM）的分解和矿化进程,从而影响SOM的数量分布、组分构成和结构性质。目前,对SOM组成和结构变化的研究主要围绕天然植被开垦、退耕还林还草展开,针对森林土壤和不同管理措施下的耕地土壤有机质变化的研究较多,而对天然草地被开垦后SOM中长期变化的系统研究还不多,同时很多研究是在耕层或土壤剖面的0～30 cm,并且采用机械分层方法（固定深度）取样,忽略了土壤成因对有机质含量在剖面分布中的影响,对不同利用方式下0～100 cm土体内各土壤发生层有机质组分的分布特征及结构性质的研究较少。因此,深入了解不同利用方式土壤剖面有机质的累积效应和周转机制,对明确土壤肥力、全球碳循环和土地资源可持续利用等方面具有重要意义。本研究以黑钙土区天然草地、人工林地和耕地土壤为研究对象,在土壤剖面形态特征观察描述的基础上,采集0～100 cm土体中不同土层样品（A、AB、Bk、BC和C）,应用密度分组法和腐殖质分组法,对不同利用方式下黑钙土SOM的数量、物理组分和化学组分的剖面分布特征进行了研究,同时利用13C核磁共振技术,分析了3种利用方式土壤A、AB、Bk层SOM图谱特征和分子结构,对揭示土壤肥力转化方式、科学合理利用土壤资源、建立环境友好型土地利用方式具有重要作用和意义。主要研究结果如下:（1）分析了不同利用方式黑钙土有机碳含量和储量剖面分布特征。草地土壤有机碳（SOC）含量和储量显著高于林地和耕地,林地土壤A层表聚现象比耕地和草地剧烈。草地转换为林地和开垦为耕地后,均造成SOC含量和储量减少,SOC含量分别减少10%、16%,SOC储量分别减少12%、15%。由A至C层,林地SOC含量和储量急剧减少,耕地SOC含量和储量缓慢减少,林地、耕地SOC含量和储量在土壤发生层中的分配各自向着成熟森林生态系统和农田生态系统演变。上层土壤主要受土地利用方式的影响,而下层土壤受土地利用方式和土壤性质的共同影响。应制定合理土地利用管理政策,保护半干旱区天然草地免遭破坏,减少SOC流失,发挥草地生态系统碳固存的重要作用。（2）探究了不同利用方式黑钙土SOM密度组分性质。从A至C层,草地土壤轻组有机碳（LFOC）和重组有机碳（HFOC）储量呈逐渐减少趋势,林地土壤LFOC和HFOC储量呈急剧减少趋势（在A层聚集）,耕地土壤LFOC和HFOC储量呈缓慢减少趋势,但3种利用方式土壤LFOC储量均比HFOC储量减少速度快。草地转换为林地后,人工林地仅在A层LFOC质量分数显著高于草地和耕地,但人工林地A层LFOC碳浓度、含量和储量却比天然草地低,林地SOC剖面特征虽然在向着成熟森林生态系统演变,但还未达到完全平衡状态。草地开垦为耕地后,LFOC质量分数、含量和储量均减少,特别是耕地土壤LFOC含量和储量损失较多,分别达到37%和34%。因为耕作使得进入土壤的植物残体数量减少,同时耕作使土壤结构受到破坏,使SOC暴露利于微生物分解,从而改变LFOC的含量及分配比例。但耕地HFOC占总有机碳的比例提高了,说明耕作可能使得SOM结构趋于稳定和复杂。（3）剖析了不同利用方式黑钙土腐殖质组分性质变化及影响因素。由A至C层,草地、林地和耕地土壤腐殖质各组分含量均随土层加深而逐渐降低,3种利用方式HA的E4值皆呈减少趋势,而E4/E6比值皆呈增加趋势,胡敏酸（HA）、富里酸（FA）占土壤总有机碳比例随土层加深而逐渐增加,而胡敏素（HM）占土壤总有机碳比例随土层加深而逐渐减少。草地转换为林地和开垦为耕地后,均造成HA、FA和HM含量减少。天然草地转换为林地后,土壤腐殖质中HA的光密度、芳香性、分子的复杂程度均表现为略增;天然草地开垦为耕地后,土壤腐殖质中HA的光密度、芳香性、分子的复杂程度明显增强。不同利用方式土壤剖面中HA含量的差异在各土层都有发生,FA含量的差异主要发生在A层和Bk层以下的土层,说明土地利用方式对HA、FA的影响机制不同,易分解的FA在表层容易受到土地利用变化的影响。草地土壤剖面HA和FA含量都高于林地和耕地,但HA/FA比值总体上低于林地和耕地,因为FA化学活性高,易于矿化,开垦后其含量快速下降,导致林地和耕地HA/FA比值较大。土壤性质影响腐殖质组分,全氮、全磷含量与腐殖质组分呈极显著线性正相关（p＜0.01）,p H值与土壤颗粒对腐殖质的不同组分具有不同的影响作用。（4）明晰了不同利用方式各结合态腐殖质含量剖面分布特征。由A至C层,林地松结态腐殖质含量呈急剧下降趋势,耕地呈逐渐下降趋势,草地呈缓慢下降趋势;草地稳结态腐殖质先增加后下降,林地和耕地稳结态腐殖质持续下降;草地、林地和耕地紧结态腐殖质含量持续下降。草地转换为林地和开垦为耕地后,造成松结态腐殖质、稳结态腐殖质、紧结态腐殖质含量均下降,松结态腐殖质分别下降了16%和28%,稳结态腐殖质分别下降了17%和15%,紧结态腐殖质分别下降了2%和6%,松结态腐殖质下降幅度较稳结态和紧结态大。天然草地转换为人工林地和开垦为耕地后,土壤松结态和稳结态腐殖质FA相比HA更容易受到影响,松结态和稳结态腐殖质的HA/FA比值增加,土壤腐殖化程度增强。（5）揭示和量化了不同利用方式黑钙土有机质分子结构性状。从A到Bk层,草地和林地SOC的主导官能团为烷基碳（24%～36%）,而耕地SOC的主导官能团为烷基碳（11%～32%）和芳香碳（23%～36%）并重。A至Bk层,3种利用方式SOM烷氧基碳比例总体降低（除了草地总体增加）,芳香碳和羧基碳含量总体增多,SOM稳定性增强。草地转换为林地和开垦为耕地后,烷氧碳比例下降,芳香碳比例上升,烷基碳比例在林地增加、耕地下降。烷氧碳与芳香碳的活性不同,草地被开垦后易于分解的烷氧碳下降较快,致使不同利用方式土壤有机质官能团的比例变化较大。草地转换为林地和开垦为耕地后,烷基碳/烷氧碳的比值总体升高;芳香度升高;脂族碳/芳香碳指标下降;疏水碳/亲水碳指标升高。反映了天然草地转换为林地和开垦为耕地后,结构简单的土壤腐殖质在扰动下更倾向于被矿化分解,导致复杂稳定的腐殖质比例提高。本研究揭示了黑钙土区草地SOC深层含量和储量丰富,应加强天然草地保护和合理利用,充分发挥草地的碳固存效益。草地转换为林地后,林地SOM剖面分布特征向着成熟森林生态系统发展,SOC“表聚性”特征突出,但林地树种单一、缺乏养护,SOM稳定性不足,仍为碳挥发过程。草地开垦为耕地后,耕地变为碳源,受耕作和施肥影响强烈,既对环境不友好,又破坏了土地资源的可持续利用,未来耕地利用应加强碳补给。