人类活动产生的N₂O主要来源于农田土壤,氮素是农田N₂O排放最主要的驱动因素。为了增加小麦和玉米产量,在华北平原小麦-玉米轮作农田,氮肥普遍被过量施用。近年来,随着我国政府对秸秆禁烧力度的加大,小麦、玉米秸秆还田面积逐年扩大。目前,有关小麦-玉米轮作农田土壤N₂O排放的机理及其影响因素,还没有得出一致的结论。为在小麦-玉米轮作农田探索出既能稳定作物产量又可减少N₂O排放的水氮供应模式和秸秆还田方式,本研究设置了田间和室内培养两个试验。田间试验设传统施肥(250 kg.hm^-2)和优化施肥(200kg.hm^-2,)2个氮水平;开沟20 cm深施（K）和表面撒施（S）2种施氮方式;传统灌溉量(C相当于90 mm.hm^-2)和推荐灌溉量(T相当于60 mm.hm^-2)2个灌水量,共8个处理,分别为TK200、TS200、CK200、CS200、TK250、TS250、CS250、CK250,每个处理3次重复。室内培养试验以华北平原小麦-玉米轮作农田面积较大的潮土和砂姜黑土为供试土壤,每种土壤分别设置对照（CK,N0）、施肥200 kg N hm^-2（N200）,250 kg N hm^-2（N250）、玉米秸秆+200 kg N hm^-2氮肥混施（MN200）、玉米秸秆+250 kg N hm^-2氮肥混施（MN250）、小麦秸秆+200 kg N hm^-2氮肥混施（WN200）和小麦秸秆+200 kg N hm^-2氮肥混施（WN250）共8个处理,每个处理3次重复。在保持土壤WFPS为80%的条件下连续培养30d。田间试验结果表明:（1）施肥后灌溉或遇强降雨均可导致农田土壤N₂O排放量短暂急速增加并形成排放峰,两个周年试验期间共产生9个N₂O排放峰,其中7个与施肥后强降雨或灌溉事件有关。（2）作物各生长季间、年际间N₂O累积排放量差异显著。在其它条件相同的情况下,撒施处理N₂O累积排放量均高于开沟施肥处理。在玉米季,N₂O累积排放量随施氮量的增加而增加,而小麦季则未发现类似的规律。（3）两个灌水量处理间作物籽粒产量和N₂O排放均没有明显影响;两个氮肥用量处理间小麦、玉米籽粒产量也无明显差异。（4）在所有处理中,年均N₂O累积排放量以CS250处理最高,达到3.39 kg.hm^-2;CK200处理最低(1.9 kg.hm^-2),较CS250处理减少了44%,而年均籽粒产量则以TK250处理最高(14659kg.hm^-2),其次为CK200处理(14379kg.hm^-2)。综合各方面因素考虑,在传统灌溉条件下按照200 kg N hm^-2,进行开沟施肥是华北平原小麦-玉米轮作农田较为科学的水氮供应模式,既能保持相对高产又能减少氮肥用量和N₂O排放。室内试验结果显示:（1）在两种供试土壤中,施氮处理的N₂O累积排放量显著高于不施氮肥的处理。在砂姜黑土中,当施氮量为250 kg N hm^-2时,玉米或小麦秸秆与氮肥混施处理的N₂O累积排放量,较相应仅施用氮肥的处理分别增加60%和30%;当施氮量为200 kg N hm^-2时,玉米或小麦秸秆与氮肥混施处理的N₂O累积排放量,分别较相应仅施氮肥的处理减少20%和50%。在潮土中,不管施氮量高低,小麦秸秆与氮肥混施较相应仅施氮肥的处理,N₂O累积排放量增加40%⁵0%,而玉米秸秆与氮肥混施较相应仅施氮肥的处理,N₂O累积排放量减少10%²0%。（2）在两种土壤中,氮肥与同一种农作物秸秆混施时,施氮量为250 kg N hm^-2处理的N₂O累积排放量较施氮量为200 kg N hm^-2处理高1.1³.3倍。（3）对于两种土壤来说,所有处理16S rRNA的基因丰度在培养过程中均没有发生明显变化,而秸秆与氮肥混施处理的nosZ和nirS基因的平均丰度,均高于对照和仅施用氮肥的相应处理。然而,经方差分析发现,含有nosZ和nirS基因的反硝化细菌丰度与土壤N₂O的排放没有显著相关性。综上所述,本研究丰富了水氮供应对华北平原地区小麦-玉米轮作农田N₂O排放的影响以及小麦、玉米秸秆与氮肥混施对此轮作体系下农田潮土和砂姜黑土N₂O排放、反硝化细菌丰度影响的理论,探索出了一种在保持周年两熟作物相对高产的前提下,减少农田N₂O排放较为科学的水氮供应模式。若在华北平原小麦-玉米轮作农田全部推广此水氮供应模式,每年可以减少N₂O排放量约1.2万吨,节约氮肥（以尿素计算）约40万吨。本研究首次明确了在土壤高含水量条件下,秸秆与氮肥混施时,氮肥用量和所用秸秆的种类是影响土壤N₂O排放的重要因素。