中国有着丰富的秸秆资源,秸秆合理利用可有效地防止因焚烧而造成的环境污染问题,提高秸秆还田率也有利于改善土壤质量,促进农作物生长和土壤固碳减排。秸秆富含大量营养元素,长期秸秆还田可以有效提供作物生长所需的全量钾素、大部分磷素和部分氮素。东北地区是我国重要粮食产区,每年产出的大量玉米秸秆是潜在的氮素资源。本研究在东北典型棕壤区建立长期定位试验平台,连续5年（2015-2019年）系统地开展了秸秆还田方式（秸秆旋耕还田、秸秆翻耕还田）结合施氮量(0、112、187、262和337 kg N hm^-2)条件下土壤-作物系统氮素周转研究,为推广适宜的秸秆还田方式及合理施肥提供科学依据与技术支撑。研究主要结果如下:1.秸秆还田方式和施氮量对玉米产量及土壤氮素平衡的影响秸秆旋耕或翻耕还田对玉米籽粒产量影响不显著,秸秆还田条件下玉米籽粒产量随施氮量增加呈抛物线变化规律,适量氮肥可显著提高玉米籽粒产量,但施氮量超过187kg N hm^-2籽粒产量则不再显著增加。随着还田年限增加,秸秆旋耕与翻耕2种还田方式所实现高产的施氮量均呈“指数曲线”递减的变化规律。多年秸秆还田后,高产施氮量降低了39%⁴8%,且秸秆翻耕还田较秸秆旋耕还田的高产施氮量明显减少。秸秆翻耕还田较旋耕还田显著增加了氮肥表观损失量(38-81 kg N hm^-2),秸秆还田配施高量氮(>262 kg N hm^-2)增加了土壤矿质氮盈余和氮素表观损失量(614-715 kg N hm^-2)。2.秸秆还田方式和施氮量对干物质及氮素积累与转运的影响秸秆旋耕和翻耕还田籽粒氮素积累量差异并不显著,但前者显著增加了氮素恢复效率和氮肥农学利用率,而后者则显著提高了花前营养器官干物质和氮素转运量、花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率。随着施氮量的增加,籽粒氮素积累量、地上部干物质和氮素积累量呈逐渐增大的趋势。施氮量187 kg N hm^-2时,花后氮素积累对籽粒氮素积累贡献率最高。3.秸秆还田方式和施氮量对根系分布与水分利用效率的影响秸秆旋耕还田较翻耕还田显著提高了播前土壤水分储量、生育期内农田耗水量和开花期0-10 cm土层根长密度和根干重密度,降低了0-60 cm土层播前土壤矿质氮储量和20-30 cm土层根长密度和根干重密度及水分利用效率。同时,秸秆旋耕还田还增加了沣水年份开花期40-60 cm土层根长密度和根干重密度,及30-60 cm土层根长密度比例和根干重密度比例。增施氮肥显著提高了水分利用效率、开花期0-10 cm土层根长密度和根干重密度,在施氮量为262 kg N hm^-2时提高了30-60 cm土层根长密度和根干重密度以及根长密度比例和根干重密度比例。秸秆还田方式和施氮量显著影响了生育期内土壤水分氮素供应,通过调节根系分布,改变了开花前后植株氮素吸收量,使得玉米籽粒产量差异显著。4.秸秆还田方式和施氮量对土壤酶活性及微生物群落的影响秸秆旋耕还田较翻耕还田显著增加了土壤含水量、紧实度、有机碳、全氮、速效磷、速效钾含量、β-葡萄糖苷酶（βG）、N-乙酰葡糖氨糖苷酶（NAG）和酸性磷酸酶（APH）活性及细菌和真菌丰度,显著降低了土壤全磷、全钾、硝态氮、铵态氮含量及细菌和真菌alpha多样性。秸秆旋耕还田配施187 kg N hm^-2显著提高了βG、NAG和APH活性。秸秆旋耕还田配施187 kg N hm^-2和秸秆旋耕还田配施337 kg N hm^-2可增加细菌和真菌丰度1.3-27.5倍。秸秆翻耕还田配施187 kg N hm^-2和秸秆翻耕还田不施氮肥分别提高了细菌和真菌alpha多样性。变形菌门和担子菌门分别是细菌和真菌的主要微生物群落。土壤含水量和紧实度是影响土壤酶活性和微生物群落的主要土壤指标,同时βG和APH还显著影响了细菌和真菌丰度。综上所述,秸秆翻耕还田在低氮肥投入时丰富了微生物群落结构,促进植物氮素吸收,提高水分利用效率,增产效果更明显。