针对目前农业生产中普遍存在的化肥施用过多、农业资源分配不均、环境污染严重等问题,本研究以单施化肥处理为对照,通过3种有机物料还田方式(秸秆、秸秆+牛粪、秸秆+菌渣)耦合3个施氮水平(较单施化肥处理依次减施纯氮10%、20%、30%),研究不同有机物料还田与减施氮肥处理下作物的物质积累情况及农田土壤理化性质,对农田碳足迹、氮足迹、水足迹进行估算,并从农田生态服务价值的角度对农田生态系统进行评估,得到主要结论如下:1.有机物料还田处理可以显著增加作物的干物质积累,提高作物对氮素的吸收与利用,最终增加作物产量。秸秆菌渣还田处理对小麦的增产作用最显著,且在秸秆菌渣还田减氮10%时小麦产量达到最大,秸秆牛粪还田和秸秆还田条件下分别在减氮30%和减氮20%时小麦产量最高;秸秆还田处理对玉米的增产作用最显著,且在减氮10%时产量最高,秸秆牛粪还田条件下减氮30%时玉米产量最高,秸秆菌渣还田处理对玉米的增产效果最弱,且在减氮10%时产量最高。2.有机肥与无机肥配施可以增强农田保水能力,提高土壤有机质与全氮含量,增强作物生育前期与中期农田的土壤呼吸作用。秸秆菌渣还田处理对小麦季土壤有机质的增加效果最好,秸秆牛粪还田处理更有利于增加玉米季土壤有机质含量;不同有机物料还田处理均能显著增加小麦季与玉米季土壤全氮含量,且以秸秆还田处理的增加效果最显著,但在玉米大喇叭口期-成熟期时,有机物料还田处理对土壤全氮的增加效果有所减弱。3.对农田生态系统的碳足迹、氮足迹和水足迹进行估算,得出有机物料还田处理会增加麦-玉周年农田生态系统的碳足迹,同时显著增加农田的碳固定量,增加农田的净碳值及碳效率,且秸秆牛粪还田减氮30%处理对农田净碳值的增加效果最好;有机物料还田处理可以显著增加农田输出氮足迹,提高氮投入有效利用水平,同时降低作物生产水足迹,且均以秸秆牛粪还田减氮30%和秸秆菌渣还田减氮10%处理的效果最佳。秸秆菌渣还田处理不能有效降低农田的生产氮足迹。4.从农田生态系统服务价值的角度对农田生态系统进行评价,得出与单施化肥相比,有机物料还田与减施氮肥处理可以显著增加农田生态系统的农产品服务价值、气候调节功能价值、涵养水分价值和积累有机质功能价值,增加农田的生态服务总价值;在农田生态系统服务总价值中,气候调节功能价值所占比重最大,其次为农产品服务价值和积累有机质功能价值,涵养水分价值所占比重最小;秸秆牛粪还田减氮30%和秸秆菌渣还田减氮10%处理对农田生态系统服务总价值的增加效果最显著。综上所述,秸秆牛粪还田减氮30%和秸秆菌渣还田减氮10%处理在增加作物干物质积累、提高作物对氮素的吸收与利用、增加作物产量、提高田间土壤养分积累、提高农田生态服务价值等方面均表现良好。但从碳、氮、水足迹的计算结果来看,秸秆菌渣还田减氮10%处理不能有效降低农田的生产氮足迹,因此豫北地区采用小麦季秸秆+牛粪还田,减氮30%(纯氮189 kg/hm~2)的施肥方式更好。