土壤碳素与氮素是生物地球化学循环中的重要元素。农田土壤中的碳素与氮素是土壤肥力的重要组成部分，不仅可以综合反映土壤的化学、物理和生物特性，也与全球气候变化、水体污染等环境问题密切相关。施肥是提高作物产量和培肥土壤的有效途径，但是不当的施肥措施同时也带来极大的环境风险。本研究依托我国东北黑土有机培肥长期定位试验，通过团聚体分组和室内模拟培养实验，研究了不同培肥模式下黑土及不同粒径团聚体碳、氮积累和分解矿化特征，探讨了不同施肥模式下微生物对黑土碳源的利用效率特征及有机肥长期投入的环境风险。其主要结果如下：（1）长期施用有机肥显著提升了土壤有机质（以土壤有机碳计）水平，增加了土壤氮素库容。与不施肥相比，施用常量有机肥或配施化肥可以使土壤有机质、全氮含量分别显著增加45.8%~52.2%和53.3%~78.2%，施用高量有机肥或配施化肥可以使土壤有机质、全氮含量分别显著增加76.7%~110.1%和56.4%~96.6%。施氮量与土壤氮素累积存在极显著的相关性，且有机氮肥的施入与化肥氮相比对土壤氮素累积的贡献更大，每年增施100kg/hm2有机氮肥可以使土壤氮素累积31.73kg/hm2，量化了有机肥施用对土壤氮素肥力库容和强度的影响程度。此外，长期有机培肥可以显著增加土壤团聚体中有机碳和全氮含量，且随着有机肥施用量的提高而增加。（2）长期有机培肥可显著影响土壤氮的矿化量和矿化率。施肥32年后，单施常量和高量有机肥处理的土壤氮的矿化量显著提高，分别相当于不施肥的8.2倍和10.2倍，而单施氮或氮磷钾化肥对黑土氮素矿化量无明显影响。施用有机肥显著提高了土壤氮素的矿化率，但有机肥配施化肥（氮或氮磷钾）的处理与单施有机肥相比，黑土氮的矿化率显著降低。（3）土壤氮素矿化量与土壤有机质、全氮储量、活性碳、氮组分均呈极显著线性相关，其中有机质每提升1t/hm2，土壤氮矿化量提高0.39kg/hm2。土壤氮素的矿化率随着有机质和全氮含量的提高而提高至0.4%后基本稳定，表明尽管土壤氮的矿化与有机质的含量直接相关，但土壤有机质的品质同样决定着土壤氮素的矿化能力。（4）长期施用有机肥还可以显著提高黑土可溶性碳、氮的含量及其比例。在氮磷钾化肥的基础上配施有机肥，显著降低了土壤微生物量氮占土壤总氮的比例，提高了土壤微生物量的C/N比值，促进了土壤氮的生物固持。单施有机肥对剖面土壤硝态氮含量无明显影响，而高量有机肥配施化肥则导致严重的剖面土壤硝态氮淋溶，增加环境风险。（5）有机培肥对土壤团聚体的碳分解和氮矿化有显著影响。<53μm粒级团聚体组分中碳和氮矿化量分别为80.3~161.1g/kg和2.1~32.9g/kg，在所有粒级中最高。长期有机培肥，特别是有机肥配施化肥N或NPK，可以提高土壤微生物量碳、氮。与不施肥相比，高量有机肥配施化肥NPK使土壤微生物量碳在2000-250μm，250-53μm和<53μm粒级团聚体中分别增加了1.16，2.48和2.35倍。但是，单施化肥时各粒级团聚体微生物量碳含量最低。长期有机培肥可以增加土壤微生物量碳/微生物量氮，并且显著降低微生物量呼吸熵，有利于土壤微生物对碳源和氮源的利用效率。