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土地的不合理利用严重破坏了土壤结构,土壤结构的好坏直接影响作物对养分的吸收利用,进而影响作物产量。最大限度地提高养分利用效率和降低对土壤结构的破坏,减少土地利用对环境的不良影响是世界范围内农业面临的日益严峻的挑战。我国黑土质量、作物养分利用率下降。改善土壤结构是提升黑土质量及作物养分利用率的关键。土壤胶结物质是影响黑土结构的主要因素。如何界定土壤结构的差异,以及不同黑土结构下,胶结物质与对养分利用情况的区别仍待探索。鉴于直接制备与鉴定土壤结构研究较难,我们设计了3个切入点来研究不同途径下改变的黑土结构:（1）使用不同施用量生物质炭处理的土壤不同土壤结构为背景进行研究;（2）使用干筛方式,以不同筛分处理人为制造不同土壤结构为背景进行研究;（3）使用三种不同土地利用方式土壤（裸露荒地、正常耕作、自然生长）为背景进行研究。通过以上3个切入点,布置了3组不同土壤结构背景试验,通过15N示踪手段研究其对黑土结构以及15N利用率的影响差异,探索建立土壤结构—胶结物质—15N利用率之间的关系,为通过改善土壤结构、影响土壤胶结物质,从而提高氮肥利用率提供理论依据。本研究通过3组试验（施加不同用量生物质炭、不同粒级土壤筛分处理、不同土地利用方式）,测定了各处理土壤物理性质（紧实度、容重、含水率、团聚体）、土壤胶结物质（土壤有机碳（SOC）、胡敏酸（HA）,胡敏素（HM）、多糖,球囊霉素（GRSP））含量与主要胶结物质（HA、HM）结构特征的变化,作物对15N尿素吸收以及分配、15N肥料在土壤及在HA,HM中的固持。研究结果表明:（1）生物质炭的施用能够显著改善土壤物理性质,提高土壤保肥供肥能力。施加生物质炭可以显著降低土壤紧实度和土壤容重,随着施用量的增加,土壤容重随之降低。施用生物质炭能够在第一年显著提高土壤含水率,P24(施用量24 t ha-1)处理最佳。随着种植年限的增长,土壤含水率会产生下降趋势,不同施用量处理之间的物理结构差异会消减,生物质炭对物理性质的改善效应会降低;在土壤中添加生物质炭提高了玉米对15N的吸收和利用效率,玉米叶片和籽粒对15N的吸收能力增强,施加不同用量生物质炭各处理玉米氮素利用率分别提高了15.6（P12）、16.4（P24）,6.08（P48）个百分点,并显著提高了玉米植株叶片的色素含量,促进了玉米根系的生长,并提高了玉米产量。土壤全氮、碱解氮含量、15N的持留潜力均得到显著改善,土壤中氮素持留率分别提高了15.4（P12）,49.8（P24）,12.1（P48）个百分点,损失率降低了23.6（P12）,51.4（P24）,17.4（P48）个百分点。但当生物质炭的施用量较高时(48 t ha-1),玉米15N利用率以及土壤15N持留率的正效应会减弱;生物质炭的施加显著改变了土壤中胶结物质的含量,多糖、SOC、HA、HM会随着生物质炭施加量的升高而增加。同时,土壤HA和HM的缩合度、热稳定性、芳香性增强,分子结构趋于稳定;但施加生物质炭会限制GRSP的产生。随着种植年限的增加,各生物质炭处理之间土壤胶结物质含量差异降低。（2）大粒级C处理（2-10 mm）以及中间粒级B处理（0.5-2 mm）的土壤筛分能显著降低土壤紧实度与容重,提高土壤含水率。小粒级A处理（＜0.5mm）的土壤紧实度与容重升高,而含水率显著降低;随着种植年份增加,所有处理之间的差异降低;B、C筛分处理提高了玉米对15N的吸收和利用效率,与未筛分处理相比（CK）,氮素利用率分别提高了7.95%和10.04%,玉米叶片和籽粒对15N的吸收能力增强,A筛分处理阻碍了玉米对氮素的吸收利用,15N肥料利用率降低了19.51%。B、C处理提高了玉米植株叶片色素的含量,促进了玉米根系的生长,并提高了玉米产量,A处理则相反。B、C筛分处理均能显著提高土壤全氮以及碱解氮含量,在全土层（0-40cm）范围内15N肥料持留率随着筛分粒级的增大而降低,所有处理大小趋势为A＞CK＞B＞C,所有处理的HM对15N的吸附固持要强于HA,在HA、HM对15N的吸附与固持方面与全土层的15N持留规律一致。筛分处理显著改变了土壤中胶结物质的含量,随着筛分粒级的增大,土壤胶结物质含量随之提高（GRSP、多糖、SOC、HA、HM）,土壤HA,HM的氧化度升高、脂族性增强,缩合度和热稳定性降低,芳香性减弱。小粒级A处理的胶结物质的含量低于C K（未筛分）的处理,且HA、HM的分子结构比CK处理更加稳定。（3）不同土地利用方式土壤类型中,自然生长处理（NG）能显著降低土壤紧实度与容重,提高土壤水分;而裸露荒地处理（BF）土壤紧实度与容重最高,而含水率最低;随着种植年份增加,所有处理差异降低;NG处理提高了玉米对15N的吸收和利用效率,玉米叶片和籽粒对15N的吸收能力最高;BF处理阻碍了玉米对氮素的吸收利用,15N肥料利用率降低。NG处理提高了玉米植株叶片色素的含量,促进了玉米根系的生长、提高玉米产量效果最佳,传统耕作（CT）处理次之,BF处理最低。NG处理能显著提高土壤全氮以及碱解氮含量,土壤15N持留率最高,BF处理土壤中15N肥料持留率最低;不同土地利用方式下的土壤胶结物质的含量也不同,所有胶结物质（SOC、HA、H M,多糖以及GRSP）的含量大小排序均为NG＞CT＞BF;BF处理的土壤HA、HM分子氧化度、缩合度均为最高,芳香性最强,分子结构最稳定,CT处理次之,NG处理最弱。综上,P24处理,C（2-10mm）筛分处理以及NG处理分别为我们的三项研究中,促进玉米生长,提高玉米15N利用率以及提升土壤胶结物质含量效果最好的土壤结构。