东北黑土区土壤肥沃,是我国粮食主产区之一,但由于近年来持续增加的化肥投入,导致有机质层变薄,土壤退化严重。本研究旨在保证产量不减的条件下减少化肥投入,同时通过增施有机肥对黑土进行培肥。实验首先分析各时间节点的土壤八项常规理化指标与表征土壤物理性质的土壤团聚体结构并计算其平均重量直径;然后测定代表土壤生物学性质的过氧化氢酶、蔗糖转化酶、脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶这五种土壤酶活和土壤中氮循环相关功能基因的拷贝数,最后通过测定玉米产量,玉米植株养分元素含量,计算氮磷钾肥料利用效率并分析其与各土壤特性指标间的相关性来最终评价生物有机肥培肥东北黑土的效果。主要研究结果如下:（1）在土壤理化指标与物理结构方面,施用生物有机肥可以明显提升土壤养分,可显著增加土壤中的速效磷与速效钾,升高土壤的pH。在实验结束时,总养分减少30%氮肥的情况下使用生物有机肥处理中土壤全钾与速效钾的含量与单施化肥相比分别显著提高27%与14%。与本底土和化肥相比较,生物有机肥处理pH最高分别提升了 0.55和0.59个单位,有机质含量最高分别提升了 19%与8%。这说明生物有机肥可以改善土壤的养分供给,且减施氮肥不会降低土壤养分元素含量。同时,施用生物有机肥和普通有机肥可以增加土壤中优质的大中型团聚体占比,增加团聚体的平均重量直径（MWD）,施用生物有机肥的处理与本底土与单施化肥相比MWD最高时分别提高了 35%与14%,说明生物有机肥提高土壤团聚体结构的稳定性。（2）在土壤的生物学特性上,酶活在不同时期同一处理之间变化幅度较大,但仍能发现生物有机肥仍然可以提高5种相关土壤酶的酶活力,且在总体上普遍满足生物有机肥大于普通有机肥大于单施化肥的趋势。在2017年的收获季,与单施化肥相比,施用生物有机肥的脲酶、蔗糖转化酶、亚硝酸还原酶的活力分别提高了 10%,41%与65%,差异达到显著;在2018年收获季,与单施化肥相比,生物有机肥处理的亚硝酸还原酶与脲酶分别提高了 19%与10%,差异同样达到显著。在氮循环功能基因方面,各处理之间时间变化的规律还不清晰,生物有机肥处理除了细菌16S rRNA基因的拷贝数始终高于其他处理外,还会在特定时期会提高土壤中特定基因的拷贝数。在2017年10月,生物有机肥处理的16S rRNA基因拷贝数达到2.43 × 1010,是NPK处理的1.98倍。在2018年5月,生物有机肥处理的nifH基因拷贝数达到9.24 × 109是NPK处理的8.02倍。同时还发现土体土与根际土对施肥处理的敏感程度不同,与土体土相比,根际土受施肥影响明显,变化更稳定。在2018年10月的根际土中,生物有机肥与其他处理相比显著增加了 nifH,16S rRNA,nirS基因的拷贝数,分别达到4.26×1010,1.15 × 1012和2.49 × 106。另外,不论是土体土还是根际土,生物有机肥能够增加细菌总数,而单施化肥均会显著降低土壤中细菌的总量,同时增加玉米根际中涉及反硝化作用的功能基因的拷贝数。这些说明生物有机肥能够促进土壤的生物化学过程。（3）在玉米产量和肥料利用率方面,与常规施用化肥相比,施用生物有机肥可以显著提高玉米产量,并可以提高玉米生长期的生物量指标,提升玉米成熟期植株内,尤其是籽粒中氮、磷、钾养分元素的含量。在2018年收获季,生物有机肥处理产量达13987kg/hm2,较NPK与CK处理分别增产21%与62%。施用生物有机肥可以显著提升氮肥、磷肥和钾肥的偏生产力和农学利用效率,2018年生物有机肥处理的氮磷钾肥偏生产力分别为92.5（kg/kg）,151（kg/kg）和277（kg/kg）,与NPK相比均提高17%;同年生物有机肥处理的氮磷钾农学利用效率分别为34.8（kg/kg）,56.8（kg/kg）和104（kg/kg）,与NPK相比均提高61%。此外,涉及肥料减施的3个处理氮肥偏生产力均显著高于3个全量施肥处理。最后通过计算各土壤特性与氮肥利用效率的相关性,得到氮肥利用效率与当季作物产量、生物有机肥的投入量以及土壤团聚体平均重量直径（MWD）、土壤pH值、钾元素（全钾与速效钾）含量和土壤生物学指标的五种酶活以及AOA基因拷贝数成正相关,与氮肥的总投入量和土壤中氮素含量呈负相关,阐述了生物有机肥提高氮肥利用效率的机制。本文通过对土壤常规理化指标,物理结构,土壤生物学指标,作物产量的测定以及肥料利用效率的计算,分析各土壤特性与肥料利用率的相关性,最后得出结论,生物有机肥能够明显提升土壤养分,改善土壤物理结构,促升土壤生物活性,增加作物产量,提高各肥料利用效率,达到有效培肥东北黑土的目的。而在常规施肥基础上减施氮肥,对土壤的各项特性和产量没有明显影响,还能显著提高氮肥偏生产力,如果在减施氮肥的基础上施用生物有机肥对化肥进行部分替代能在减少化肥投入的同时起到更好的效果。