随着对农田生态系统可持续发展的重视，保护性耕作越来越受到人们的重视。新鲜有机物料输入可以调整农田土壤碳氮元素的比例，在一定程度上增加氮素的微生物固持，是减少氮素损失、提高氮肥利用率的有效措施。在保护性耕作系统中，肥料和秸秆的配施必然会强烈影响土壤微生物的作用过程，进而影响微生物参与的土壤碳氮循环过程。本研究通过布设大田微区，分别利用肥料和秸秆15N标记技术，探讨秸秆覆盖还田条件下肥料氮素的高效管理问题，探明肥料和秸秆氮素的作物利用情况和在土壤中的残留动态，进而了解两种氮素对作物生长和土壤氮素更新和循环的相对贡献。通过研究肥料和秸秆氮素来源氨基糖的动态变化，揭示两种来源氮素的微生物转化利用情况及对土壤有机质的相对贡献，同时应用氨基糖的异源性评价真菌和细菌在两种氮素转化过程中的相对作用。明晰以上问题可深入了解微生物调控的土壤碳氮循环过程，探讨有机物料管理对氮素循环和更新的影响机制。主要结果如下:　　1.基于多季的15N示踪试验发现，肥料氮素和秸秆氮素在土壤-植物系统中的分配及动态显著不同。肥料氮素的当季作物利用率约40％，随着试验的进行，尽管在后茬作物中的利用率显著降低，但是肥料氮素的作物累积利用率呈逐渐升高趋势并在第四个生长季达到48％。施用当季肥料氮素在土壤中的残留率在31％左右，显著低于作物的当季利用率，之后并呈逐年降低趋势。与单施肥料相比，秸秆还田虽然没有提高作物对肥料氮素的利用率，但是在一定程度上提高了肥料氮素在土壤-植物系统中的回收率。　　2.对于秸秆氮素来说，秸秆覆盖还田下在第一生长季释放的秸秆氮素数量很少(8％)，作物吸收利用率(3％)和在土壤中的残留率(5％)均较低。随着秸秆分解和矿化程度的加大，尽管作物的累积利用率在逐渐提高，但是更多的秸秆氮素被保持在土壤中。与单次秸秆还田相比，连年的秸秆还田可以显著提高最初还田秸秆氮素在土壤中的保持，从而显著提高秸秆氮素在土壤-植物系统中的总回收率。尤其重要的是，显著降低了无机态秸秆氮的含量及其占无机氮总量的比例，延缓了秸秆氮素在土壤剖面中的垂直迁移，从而降低了秸秆氮素在土壤剖面中的淋失风险。因此，在温带农田生态系统中保护性耕作可显著提高土壤氮素的数量和质量。　　3.与单施肥料相比，旋肥结合连续秸秆还田显著了提高土壤表层的氨基糖含量，说明农田土壤中新鲜有机物料的输入有利于微生物的生长和代谢，从而促进微生物来源氨基糖在土壤中的积累和保持。氨基糖的数量变化体现了土壤有机质微生物转化循环的碳氮调控机制。氨基糖也进一步参与到土壤的氮素循环和稳定化过程。在试验初期微生物对肥料氮素的转化反应迅速，但是随着试验进行微生物最终固定的秸秆氮素的数量显著高于肥料氮素。在肥料和秸秆氮素的微生物转化过程中均呈现出从初期的细菌为优势群体逐渐演替为真菌为优势群体的群落演替过程。肥料氮素的微生物转化依赖于秸秆分解释放的碳源，而秸秆氮素的微生物转化主要是由于真菌对秸秆的原位分解。因此，秸秆氮素的微生物固持能够贡献较多的氮素进入土壤氮库，是促进保护性耕作体系中土壤氮素积累的重要过程。这一发现对于重新认识农田生态系统中外源氮素的固持、转化以及土壤氮素的更新机制具有重要作用。　　综上所述，分别利用15N标记的氮肥和秸秆研究肥料氮素和秸秆氮素的作物利用率和在土壤中的残留动态以及两种氮素的微生物转化过程。结果表明，在农田生态系统中，施用氮肥可以提供大量活性氮源是保证作物生长和产量的重要措施，但是，氮肥在对壤氮库保持和土壤有机质中氮素更新方面的贡献逐渐减小。而秸秆氮素与肥料氮素恰恰相反，虽然在给作物提供可利用氮素方面贡献较小，但是在多年尺度下，秸秆氮素对土壤氮库保持和有机质中氮素更新方面贡献逐渐增大。与单施肥料或单次秸秆还田相比，秸秆连续还田能显著提高初始施用的肥料氮素和秸秆氮素在土壤中的残留量和稳定性。由于即使在肥料和秸秆配施下，土壤氮素仍是作物吸收氮素的主要来源，因此，从长远来看秸秆氮素在土壤中的保持必将在作物氮素吸收方面发挥重要作用。