通过充分利用土壤有机氮素矿化，是合理施肥并减轻大气和水环境污染的重要途径之一。本研究选择在中国科学院栾城农田生态系统实验站已进行6年长期保护性耕作的定位试验田，综合管式取样法、15N库稀释技术和密闭式箱法，在田间连续测定土壤氮素总矿化、总硝化和总消耗速率变化，以及不同耕作措施对作物和氮素损失的影响进行了分析。研究结果表明：　　 1.在长期实施不同耕作措施后，各处土壤理化性质发生明显不同的变化，特别是表层土壤变化差异显著。连续传统翻耕(F)使0-20cm土层的土壤容重减小，秸秆粉碎免耕(M2)和整秸覆盖免耕(M3)使0-10cm的土壤变得紧实。少免耕处理(X、M2和M3)显著提高0-5cm土层有机质含量，随着深度的增加有机质含量呈降低的趋势；而两种传统耕作处理(CK和F)则在5-10cm土层含量最大。全氮变化与有机质变化趋势一致。CK处理明显提高0-5和5-10cm土层碱解氮与全氮比(AN/TN)。免耕和秸秆覆盖对土壤温度和水分变化具有明显的调节作用。小麦在返青期(3月7号)翻耕处理表层地温明显高于免耕处理，在中午前后温差最大相差3.1℃。M3、M2两处理的在0-15cm土层各个生育期体积含水量均居高于其他处理。　　 2.总矿化速率在2.8-11.5mg kg-1 d-1之间波动，分别出现在5和9月份出现矿化速率高峰。除8月份之外，整秸覆盖免耕处理(M3)显著低于其他处理。净矿化速率只有在7月份全部为正值，其他时间大部分为负值。也就是说只有温度最高的月份铵态氮出现净积累，而其它时间均是NH4+的净消耗状态。总硝化速率在3.2-11.5 mg kg-1 d-1之间波动。粉碎旋耕处理(X)在7月份总硝化速率最大，而在8月份整秸覆盖免耕(M3)总硝化速率最大，其他处理时间变化不明显。无秸秆翻耕处理(CK)总硝化速率大部分时间小于其他处理。净硝化速率在大部分时间都表现为正值，在作物生长周期内土壤中N03-N处于净积累状态。　　 统计分析表明，总矿化速率与温度、水分环境因素显著相关，并且与基础呼吸有极显著相关关系，土壤可利用性C是控制氮素循环的重要因素，总矿化速率与微生物氮相关性达到极显著水平。总硝化则与水分含量和土壤全氮含量相关。　　 3.在小麦季，免耕条件下冬小麦基本苗数较翻耕和旋耕平均低10％-30％，叶面积指数低和干物质积累速率慢，免耕延迟冬小麦出苗、分蘖和返青7-10天。免耕小麦生育期内植株含氮量明显降低，最终使小麦籽粒产量和含氮量降低。在玉米季，整秸覆盖处理(M3)降低玉米基本苗，但M2和M3处理秸秆产量和吸氮量显著高于CK和F处理。土壤氮素总矿化速率显著影响作物产量和氮素吸收。在长期实施免耕措施后，冬小麦地上产量和吸氮量显著降低，统计分析表明，小麦地上产量、吸氮量与作物生育期总矿化速率相关性显著，相关系数分别为0.94和0.97(P＞0.05)，在玉米季，玉米地上产量、吸氮量与同期总矿化速率相关系数分别为0.72和0.81，未能达到显著水平。　　 4.土壤氮素总转化速率影响氮素淋失与N20排放。在测定周期内(4-11月)氮饱和指数(N/I)在0.4-2.06之间变化，在小麦苗期(11月)所有处理的氮饱和指数都大于1.0，具有较高的淋失风险，在7月份旋耕与免耕处理分别为2.0，1.2，2.1，淋失风险较大，而翻耕处理氮饱和指数(N/I)在1.0以下。统计分析表明，玉米季N03-储量增量与相应氮饱和指数正相关(R2=0.8,P＞0.05)，而与土壤水分储量增量为负相关关系(R2=0.7，P＞0.1)。N20排放季节变化明显，从小麦苗期和返青期排放速率较低，在拔节期出现较小得排放高峰后略有降低，在玉米季的7-9月份出现排放高峰，并且免耕处理N20排放显著高于翻耕处理。统计结果表明，N20排放速率与土壤总矿化和土壤水分显著相关，相关系数R2分别为0.34和0.30(P＞0.05)。有机氮通过矿化和硝化生成的NH4+和N03-是N20排放的重要氮素来源。