油菜-水稻轮作是保障粮油安全的重要种植模式,然而水旱轮作独特的干湿交替条件形成了动态变化的土壤环境,导致氮肥损失途径多样,氮肥利用率不高。为了减少肥料氮素的投入和损失,同时提高农业废弃物的利用,秸秆还田越来越引起人们的重视。然而关于水旱轮作条件下不同外源氮（肥料氮、落叶根茬氮、秸秆氮）的当季利用及后季残效仍缺乏定量化的研究。本研究以定位试验为平台,采用15N同位素标记技术量化分析肥料氮、落叶和根茬氮、秸秆氮在稻油轮作体系的作物吸收与土壤残留,分析不同外源添加氮素在土壤有机氮库各组分中的分配,明确有机氮库对残留氮素的“供”、“储”特征,研究结果为实现化肥减量、土壤地力提升以及农业绿色健康发展提供合理依据。主要研究结果如下:（1）基于油稻轮作周年15N肥料在作物-土壤分配定位研究发现,油菜当季肥料15N利用率为26.0%,油菜收获后肥料15N在土壤残留率为31.5%。肥料15N残留量随着土壤深度逐渐减少,0-20 cm、20-40 cm和40-60 cm土层肥料15N残留量分别占土壤15N总残留的73.2%、13.9%和12.9%。表层土壤不同形态有机氮含量表现为酸解不溶态氮（AIN）＞酸解未知氮（HUN）＞酸解铵态氮（HAN）＞氨基酸态氮（AAN）＞氨基糖态氮（ASN）。0-20 cm土层较为活跃的HAN、AAN和ASN含量占土壤总有机氮的25.5%,而20-40 cm土层三个活跃有机氮含量占比降低,HUN占比则小幅增加,而AIN含量较为稳定。肥料15N主要转化为AIN和HUN两个组分,分别占总残留的57.2%和26.7%;而在三个活跃有机氮的比例则保持相对稳定。（2）油菜落叶可为当季油菜生长补充其9.4%的氮素;落叶以及还田的根茬32.2%的氮素可为下季水稻吸收利用。由于土壤氮素的稀释,后茬作物对前季残留土壤的肥料15N再利用率降低（19.8%）,后茬作物15N吸收利用占前季15N投入总量的6.2%。水稻收获后土壤HUN含量占有机氮总量比例大幅提高,增幅48.0%;而三个活跃氮库（HAN、AAN和ASN）含量占有机氮总量比例较油菜收获后降低了7.2个百分点,降幅28.2%。水稻收获后前季肥料15N残留率降至16.8%。对比15N残留肥料进入各有机氮库比例发现,水稻收获后残留肥料氮素进一步增加了其在HUN和AIN氮库的比例。（3）基于15N肥料和15N标记秸秆水稻季田间试验发现,长期秸秆还田条件下,15N氮肥利用率为40.0%,土壤15N肥料残留率18.3%,未知损失率达41.7%;秸秆15N当季利用率为34.5%,土壤15N秸秆残留率18.3%,未知损失率47.2%。水稻季肥料和秸秆15N在土壤残留均主要集中在0-40 cm,且不同外源15N在土壤有机氮组分的分配存在差异。以0-20 cm为例,与肥料15N相比,秸秆15N更多的进入AIN-15N库（占比71.7%）而减少了其在HUN的分配比例（占比14.1%）。不同外源氮在较为活跃的三个氮库(HAN-15N、AAN-15N、ASN-15N)占总15N残留量比例较为相近（占比14.2%-14.7%）。综上所述,在周年的油-稻轮作下,水稻生长季的氮素来源包括土壤氮库、当季氮肥施用、前季还田秸秆氮素、前季残留和前季残茬氮素,其中土壤氮库是水稻氮素吸收的重要来源,其次是当季肥料的施用,而前季肥料残留氮、秸秆和残茬氮也有少量的氮素补充。通过对有机氮组分的结果发现,秸秆和残茬的还田虽然对作物氮素利用方面的贡献较小,但从长期效应来看,充分利用前季秸秆和残茬投入扩充土壤氮库是实现地力提升、替代部分氮肥的有效途径。