Las fuentes de fertilizantes pueden tener efectos variables en la agregación del suelo, en el carbono y nitrógeno asociados a los agregados, y en el rendimiento de trigo. Un experimento de campo de 34 años se realizó para evaluar las influencias de la fertilización química y orgánica en los agregados del suelo y el carbono y nitrógeno asociados bajo trigo de invierno en un Haplustol Cúmbrico del Altiplano de Loess, China. Los tratamientos incluyeron control sin fertilizar (CK), fertilizante inorgánico de N (NF), fertilizante inorgánico de P (PF), fertilizante inorgánico de N y P (NP), abono orgánico (M), fertilizante inorgánico de N más abono (NM), fertilizante inorgánico de P más abono (PM), y fertilizantes inorgánicos de N y P más abono (NPM). En comparación con CK, la fertilización a largo plazo aumentó significativamente la proporción de macroagregados del suelo, el diámetro medio de peso (MWD) y el diámetro medio geométrico (GMD), pero disminuyó la proporción de microagregados y la dimensión fractal, especialmente con fertilizantes más abono. En comparación con CK, los tratamientos con abono (M, NM, PM y NPM) tuvieron una mejoría en el carbono orgánico del suelo (SOC), nitrógeno total del suelo (STN), carbono orgánico de partículas y carbono de biomasa microbiana en todos los agregados en comparación con solo el fertilizante. El SOC en diferentes agregados aumentó con el tamaño del agregado, debido a que los agregados más grandes se formaron por la unión de los más pequeños y la materia orgánica. PON aumentó en NM y NPM, y MBN fue más sensible al fertilizante de N. La relación C/N en el suelo a granel y en los agregados disminuyó con la fertilización, especialmente con fertilizante con abono y en los macroagregados. La mejora en la estructura del suelo estuvo relacionada con el aumento de SOC y STN, lo cual se demostró con las correlaciones positivas entre SOC y STN con los macroagregados y MWD. Un análisis de correlación también mostró que la tasa de contribución de SOC y STN en los macroagregados estaba asociada positivamente con el macroagregado y la estabilidad. Por lo tanto, la secuestración de C y N en el suelo estaba relacionada con el tamaño del agregado y era principalmente afectada por los agregados más grandes. Los resultados demostraron que el fertilizante con abono mejoró la estructura del suelo y la fertilidad mejor que el fertilizante solo, aumentando así el rendimiento de los cultivos.