为阐明秸秆氮素转化和生物有效性及影响因素,本研究采用盆栽试验和田间试验相结合,利用¹⁵N同位素示踪技术,研究氮肥管理和添加秸秆腐熟剂对秸秆氮转化及生物有效性的影响,探明不同氮肥管理下秸秆氮和化肥氮对作物的贡献及其后效差异,研究不同施肥模式下秸秆还田和不还田对冬小麦-夏玉米产量和土壤肥力的影响,旨在为秸秆还田下的氮肥管理提供科学依据。研究获得以下主要结果:1.利用盆栽试验种植一季冬小麦和随后两茬夏玉米研究氮肥用量、化肥氮与有机肥氮（腐熟猪粪）配施和添加秸秆腐熟剂对¹⁵N标记玉米秸秆(¹⁵N-秸秆)氮转化和生物有效性影响。结果表明:1)冬小麦对¹⁵N-秸秆氮的当季利用率为7.14%¹0.32%,第一茬玉米和第二茬玉米对残留¹⁵N-秸秆的利用率分别为3.75%⁵.51%和2.28%³.18%。三茬收获后¹⁵N-秸秆氮总利用率为13.13%¹8.60%,土壤残留率55.63%⁶9.16%,损失率17.26%²6.09%。三茬中施氮比不施氮提高¹⁵N-秸秆氮的利用率,不同氮肥管理不影响当季利用率和第二茬后效,氮肥减量（80%推荐氮）降低¹⁵N-秸秆氮第一茬后效和总利用率,但若配施有机肥则提高利用率。添加腐熟剂提高¹⁵N-秸秆氮当季利用率和第一茬玉米残效和三茬总利用率,降低秸秆氮的残留率和损失率。2)冬小麦吸氮量来自¹⁵N-秸秆氮的比例（%Ndfs）为6.30%¹4.25%,施氮比不施氮减少%Ndfs,化肥氮与有机肥氮配施比单施氮肥提高%Ndfs,添加腐熟剂不影响整株的%Ndfs。第一茬和第二茬玉米吸收氮的%Ndfs分别为1.13%³.73%和1.67%⁵.97%,不施氮处理高于施氮处理,施氮处理间无差异,添加腐熟剂降低残留¹⁵N-秸秆氮的%Ndfs。3)冬小麦收获后土壤矿质氮中%Ndfs为0.51%².80%,并随氮肥用量增加而降低。土壤微生物量氮中%Ndfs为2.43%².54%,施氮处理间无差异。第一茬和第二茬玉米收获后土壤矿质氮中%Ndfs为0.66%⁰.78%和0.45%¹.16%,微生物量氮中%Ndfs为1.97%².18%和1.32%¹.73%,施氮处理间差异不明显。添加腐熟剂增加小麦和第一茬玉米收获后土壤矿质氮%Ndfs,减少土壤微生物量氮%Ndfs,不影响第二茬玉米收获后土壤矿质氮和微生物量氮%Ndfs。2.利用盆栽试验种植一季小麦和随后一季夏玉米研究不同氮肥基/追比、化肥氮与有机肥氮（腐熟猪粪）配施下¹⁵N-秸秆氮和¹⁵N标记尿素(¹⁵N-尿素)氮转化及其对作物吸收氮的贡献及差异。结果表明:1)冬小麦对¹⁵N-秸秆氮的利用率和残留率为16.15%¹8.08%和32.94%⁵4.00%,对¹⁵N-尿素氮的利用率和残留率为32.61%³9.55%和16.78%⁴0.03%。氮肥基追比越大,¹⁵N-秸秆氮的利用率越高,而¹⁵N-尿素氮的利用率越低,化肥氮与有机肥氮配施不影响¹⁵N-秸秆氮的利用率,却降低¹⁵N-尿素氮的利用率。2)冬小麦返青期、抽穗期和成熟期吸氮量%Ndfs分别为9.55%¹0.58%、8.30%¹0.15%和8.28%⁹.92%,来源于¹⁵N-尿素的比例（%Ndfu）分别为18.62%³4.97%、26.67%³9.56%和23.77%³5.86%。氮肥基追比越大,冬小麦吸氮量中%Ndfs越高、%Ndfu越低,化肥氮与有机肥氮配施比单施化肥提高植株%Ndfs、降低%Ndfu。3)冬小麦返青期、抽穗期和成熟期土壤矿质氮%Ndfs分别为0.73%⁴.76%、0.34%¹.98%、0.60%⁰.84%,土壤矿质氮%Ndfu分别为1.48%⁴.16%、1.38%².33%、0.97%¹.84%;微生物量氮%Ndfs分别为6.58%¹3.24%、3.12%³.68%、3.72%⁴.26%,微生物量氮%Ndfu分别为8.11%³2.89%、5.73%¹7.05%、4.64%⁷.04%。化肥氮与有机肥氮配施可以提高返青期和抽穗期土壤矿质氮中%Ndfs、降低%Ndfu。微生物量氮%Ndfs只有返青期随氮肥基/追比增加而下降,而微生物量氮%Ndfu在返青期和抽穗期随基追比基/追增加而增加,而成熟期则相反。4)夏玉米对上季残留¹⁵N-秸秆氮和¹⁵N-尿素氮的利用率分别为3.09%⁴.68%和2.46%³.53%。夏玉米吸氮量中%Ndfs和%Ndfu分别为2.71%³.39%和3.58%⁴.14%。玉米收获后¹⁵N-秸秆氮和¹⁵N-尿素氮残留率分别为29.74³1.84%和18.49²0.87%。化肥氮与有机肥氮配施比单施化肥氮提高玉米对残留¹⁵N-秸秆氮的吸收利用。氮肥全部基施提高玉米对残留¹⁵N-秸秆氮和¹⁵N-尿素氮的利用率。3.利用田间试验在冬小麦-夏玉米轮作体系下,研究秸秆还田和不还田条件下不同施肥模式对作物产量、氮素吸收和土壤肥力的影响。结果表明:1)在推荐施氮量的条件下,有机无机配施结合秸秆还田比秸秆不还田単施化肥氮显著增加夏玉米的籽粒和秸秆产量,提高冬小麦和夏玉米成熟期对氮素的吸收量。2)与秸秆不还田相比,秸秆还田显著提高土壤有机质含量,提高土壤硝态氮和微生物量氮含量,增加土壤速效钾含量,促进了土壤β-葡萄糖苷酶、纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶和乙酰氨基葡萄糖苷酶的活性。