中国东北黑土区是世界四大黑土区域之一,先天肥沃,有机质含量较高,是中国的粮仓和生态屏障。保护性耕作的实施有助于东北黑土结构和团聚体稳定性的提升,进而提高土壤肥力和改善土壤质量。然而,关于长期保护性耕作措施下东北黑土固碳机制的研究还很有限。鉴于此,我们在中国科学院东北地理与农业生态研究所海伦农业生态试验站开展了长期（15年）的保护性耕作试验,研究了不同耕作方式（免耕、少耕和传统耕作）对黑土原状土体的孔隙结构特征、有机碳含量和水稳性团聚体稳定性的影响。并且,利用主成分分析、皮尔森相关性分析和逐步回归分析通过孔隙结构-胞外酶活性-有机碳矿化的耦合关系探究了＞2mm团聚体的固碳机制,筛选出可以表征土壤结构在有机碳和酶活性变化过程中贡献较大的指标,同时筛选出对水稳性团聚体稳定性和作物产量贡献较大的土壤性质参数。旨在明确长期保护性耕作措施下＞2 mm团聚体对有机碳物理保护作用机制,为东北黑土实施保护性耕作措施提供数据支撑和理论依据。研究结果如下:（1）与传统耕作相比,免耕原状土的总孔隙度增加了23.6%-248%,少耕原状土的总孔隙度增加了13.2%-93.1%,免耕和少耕都增加较大孔隙度的占比,并且降低较小孔隙度的占比,这是由于保护性耕作会减少对土壤原有结构的破坏,并且传统耕作较高的耕作强度使大团聚体破坏填充孔隙,从而影响各孔径级别的孔隙度和总孔隙度。此外,传统耕作分形维数（2.75-2.90）和各向异性（0.336-0.516）最高,而成圆率（0.552-0.624）最低。（2）两种保护性耕作（免耕和少耕）都能提高土壤团聚体稳定性,同时增加土壤有机碳含量。由于试验地区较低的气温,降解秸秆的微生物活性降低,限制秸秆碳转化为土壤碳,所以即使秸秆不还田,少耕中土壤有机碳增加量为4.90%-12.9%,依然大于秸秆还田后的免耕中土壤有机碳增加量（4.84%-11.3%）。＞2 mm和＜0.25 mm的团聚体所占的质量百分比及＞2 mm的团聚体有机碳含量与土壤团聚体稳定性正向相关。（3）有机碳矿化累积量随团聚体粒径的增加而降低,不同处理后有机碳矿化累积量表现为少耕＞传统耕作＞免耕。保护性耕作处理通过对＞2 mm团聚体填充土柱中总孔隙度,＞1000μm孔隙度,分形维数的影响导致＞2 mm团聚体矿化量的变化。同时,这些孔隙结构上的变化也会使得＞2 mm团聚体内β-木糖苷酶活性的变化,最终导致该粒径团聚体矿化量的变化。（4）传统耕作与少耕处理的玉米产量处于同一水平,而免耕处理的玉米产量显著降低。作物产量是土壤物理性质（孔隙结构）与化学性质（团聚体内有机碳含量）共同作用的结果,而生物性质（土壤碳循环相关的胞外酶活性）与作物产量没有统计学上的相关性。（5）与传统耕作相比,长期保护性耕作能够改善东北农田黑土的土壤结构,增加有机质含量,且少耕的改良效果大于免耕,但少耕处理的＞2 mm团聚体对有机碳的物理保护作用降低,而免耕处理的＞2 mm团聚体对有机碳的物理保护作用升高。