氮肥在农业生产中占据着重要的地位。施用氮肥对增加粮食产量和保障粮食安全具有重要的意义,但氮肥的过量投入也带来了严重的生态环境问题。因此,减量施氮技术的发展成为了各国农业专家和学者的研究热点。近年来,在我国西南地区,玉米-大豆带状套作发展迅速,其种植技术体系日趋成熟,对当地农业增产和农民增收作出重要贡献,但该模式中的施肥技术仍沿用传统的玉米-甘薯模式,或以玉米、大豆单季作物独立施用,施氮总量大,技术复杂,氮肥利用效率低,损失严重,限制了该模式进一步推广应用。因此,本研究通过多年大田试验,结合池栽15N同位素示踪技术,研究了玉米单作(MM)、大豆单作(SS)、玉米-大豆套作(IMS)及不施N(NN)、减量施N (RN:180 kg N.hm-2)、常量施N (CN:240 kg N.hm-2)下玉米、大豆的作物产量、N素吸收利用、N肥残留及损失、土壤N素转化的变化规律,旨在探明玉米-大豆套作系统中作物对N素的吸收特性,揭示减量施N下玉米.大豆套作系统的N高效利用机理。研究结果如下：1.与MM(SS)相比,IMS下玉米的茎叶生物量无显著变化,籽粒产量降低3.49%；大豆的茎叶生物量显著降低,籽粒产量显著增加9.71%；MM(SS)下,施N相对于不施N提高了玉米、大豆的茎叶生物量和玉米的籽粒产量,施N处理间玉米的籽粒产量以CN最高,大豆的则以RN最高；IMS下,施N相对于不施N提高了玉米、大豆的茎叶生物量和籽粒产量,施N处理间均在RN下获得最高。2.与MM(SS)相比,IMS下玉米茎叶吸N量增加,籽粒吸N量降低,大豆茎叶吸N量降低,籽粒吸N量增加。RN下,IMS的N肥吸收利用率比MM的高99.87%,土壤N贡献率低18.12%,N肥农学利用率比MM和SS的分别高21.77%、138.67%。施N与不施N相比,显著提高了单、套作下玉米、大豆植株的吸N量。RN与CN相比,IMS下,玉米、大豆植株总吸N量分别提高12.17%、12.24%；IMS的N肥吸收利用率提高100.95%,N肥农学利用率提高95.09%,土壤N贡献率降低10.94%。3.随土壤层次的增加,玉米、大豆的土壤N03--N累积量和15N残留量逐渐降低,残留氮素主要集中在0-40cm土层中。与MM(SS)相比,IMS下,玉米的土壤N03--N累积量、15N残留量增加,大豆的土壤N03--N累积量降低,15N残留量增加。MM、 SS及IMS下,RN-NH415NO3处理的玉米、大豆的15N残留量显著高于RN-15NH4NO3的。IMS的氨挥发累积量与MM的差异不显著,但其损失率显著降低。IMS的N2O排放量及其损失率均低于MM和SS的。RN与CN相比显著降低了IMS的氨挥发累积量及其损失率、N2O排放量及其损失率。4.与MM(SS)相比,IMS下,玉米土壤NO3--N、NH4+-N及全N含量增加,大豆土壤N03·-N及全N含量降低,土壤NH4+-N含量增加。与MM(SS)相比,IMS下,玉米、大豆土壤的硝化作用强度和氨化作用强度增加,大豆土壤固N作用强度降低。IMS下,RN与CN相比,大豆的土壤硝化作用强度提高12.69%,玉米、大豆的土壤氨化作用强度降低23.69%、7.93%,玉米、大豆的土壤固N作用强度提高26.31%、32.53%。5.与MM (SS)相比,IMS增加了玉米茎叶总N含量,茎叶、籽粒的’5N%丰度及15N吸收量和大豆茎总N含量、荚、籽粒的15N%丰度及。5N吸收量。与RN-NH415NO3相比,RN-15NH4NO3处理下玉米、大豆的植株15N%丰度及’5N吸收量显著增加,其中,IMS下,玉米、大豆的15N吸收总量分别增加15.79%、23.40%。与SS相比,IMS下大豆的生物固N量显著提高。