过量和不合理施用化肥易威胁生态安全与农业可持续发展,为了充分利用大豆的生物固氮作用以减少氮肥投入,提高作物氮素利用率,本试验于2012年至2013年采用大田结合微区、池栽等方式,探索了减量施氮对玉米-大豆套作系统中大豆根瘤固氮特性的影响及其与系统氮高效利用的关系。2012年,大田试验研究了3个种植模式(玉米单作、大豆单作、玉米-大豆套作)和3个施氮水平(0、180、240 N kg·hm-2)对大豆干物质积累、产量及其构成、氮素吸收利用状况及根瘤固氮的影响；微区试验应用15N示踪技术,研究玉米、大豆在减量施氮(RN)和习惯施氮(CN)下对肥料氮吸收利用的差异。2013年池栽试验进一步研究了减量施氮(RN)对单作、套作模式下大豆根瘤固氮特性的影响。研究结果表明：1.随生育进程的推移,大豆各器官及总干物质的积累量均呈先增加后降低的变化趋势。大豆套作的根、茎叶及总干物质积累量与单作相比显著降低,籽粒干物质积累量则显著提高,比单作处理的高12.84%。施氮提高了大豆的干物质积累量：套作模式下,大豆生殖生长期间的根系、茎叶、籽粒及总干物质积累量以减量施氮(RN)最高,R8期的籽粒干物质积累量减量施氮(RN)的比不施氮(NN)和习惯施氮(CN)分别高42.61%和10.15%,总干物质积累量分别高36.86%和7.48%。2.与单作相比,套作大豆的单株荚数、产量和经济系数均提高,两年平均值比单作分别高4.20%、12.84%和7.78%,玉米-大豆系统周年总产显著提高。套作模式下,施氮处理间大豆单株荚数、大豆产量均以减量施氮(RN)最高,玉米-大豆系统的总产量减量施氮处理的(RN)比不施氮(NN)和习惯施氮(CN)分别高35.78%和8.51%,玉米-大豆系统总经济系数两年平均值达0.49,LER达2.17,玉米的种间竞争力和竞争比率低于大豆(Acs<0,CRcs<1)。3.玉米-大豆套作系统的总吸氮量显著高于玉米单作和大豆单作,氮收获指数、氮肥农学利用率和吸收利用率均显著高于玉米单作和玉米套作。套作模式下,减量施氮(RN)的玉米、大豆籽粒吸氮量显著高于其他2个施氮处理,玉米总吸氮量减量施氮(RN)处理的比不施氮(NN)和习惯施氮(CN)分别高20.28%和13.93%,大豆总吸氮量分别高58.16%和11.28%,玉米-大豆套作系统的总吸氮量分别高39.15%和12.19%,氮肥农学利用率和吸收利用率均显著高于习惯施氮(CN)。4.与单作比较,套作玉米的土壤‘5N含量降低,籽粒’5N吸收量、总’5N吸收量、15N回收率增加；IS的籽粒15N吸收量、总15N吸收量、‘5N回收率增加,土壤15N含量降低。套作模式下,减量施氮(RN)的玉米籽粒’5N吸收量、总’5N吸收量比习惯施氮(CN)高17.29%、14.38%,而大豆的则比习惯施氮(CN)的低57.48%、57.08%。玉米一大豆套作体系下玉米土壤全N含量和残留NO3--N、NH4+-N、无机总N含量随施氮量的增加而增加,大豆在减量施氮(RN)下土壤全N含量最高,残留NH4+-N、无机总N含量最低。5.随生育时期的推进,单作大豆的大豆根瘤数、根瘤干重先增加后降低,而套作大豆的根瘤数量、根瘤干重则持续增加,以R5期的最高,两年平均值比大豆单作高44.42%和32.24%。套作模式下,R2期减量施氮(RN)的大豆根瘤数量比不施氮(NN)和习惯施氮(CN)分别高41.32%和55.71%,R5期减量施氮(RN)的根瘤干重、根瘤固氮酶活性比不施氮(NN)分别高17.34%和16.70%;R8期减量施氮(RN)的大豆籽粒及总酰脲含量比不施氮(NN)分别高18.63%和14.19%。