东北黑土区是中国玉米种植主要地区，由于不合理的田间管理方式及掠夺式的耕种方式使得黑土退化严重，对养分转化调控能力下降，旱地农田主要依赖于大量肥料氮素投入维持作物生产，环境风险不断增大。秸秆还田是土壤培肥的重要措施之一，并可通过碳氮耦合作用调控土壤氮素转化。但是，培肥后土壤对氮素循环的调控功能是否具有可持续性以及和秸秆还田量的关系尚不清楚，秸秆还田结合氮肥减施对氮素转化过程的影响尚不明确。
　　本研究以全部收获量(7500kg/ha)秸秆覆盖还田对黑土旱地农田进行9年培肥处理(氮肥施用量240kgN/ha)后，设置不同秸秆还田量及不同秸秆数量-氮肥水平配比处理，利用15N稳定同位素成对标记法并结合MCMC数值模型模拟土壤氮素初级转化速率研究秸秆还田量改变和施肥水平变化对培肥土壤氮素转化过程的影响。实验设置7个处理:无秸秆还田无氮肥施用处理(0％F1)，33％年平均秸秆量还田无氮肥施用处理(33％F1)，67％年平均秸秆量还田无氮肥施用处理(67％F1)，秸秆全量还田无氮肥施用处理(100％F1)，100％年平均秸秆量还田190kg N/ha氮肥施用处理(100％F4)（F4为传统氮肥施用量减施20％），100％年平均秸秆量还田240kg N/ha氮肥施用处理即保持原有培肥处理(100％F5)，0％年平均秸秆量还田190kg N/ha氮肥施用处理(0％F4)。实验进行3年后，采集0-10cm土壤进行氮素初级转化速率研究。
　　结果表明:1）和连续100％秸秆还田相比，秸秆还田量低于67％后土壤铵态氮解吸速率显著下降，有机氮矿化速率显著下降，致使铵态氮生成速率显著下降;自养硝化速率显著提高致使铵态氮消耗速率显著提高;土壤自养硝化速率显著提高致使硝态氮生成速率显著提高;土壤异化还原成铵速率及硝态氮同化速率显著降低致使硝态氮消耗速率下降。以上结果表明秸秆还田量不足67％时土壤铵态氮净积累速率下降，硝态氮净积累速率提高，造成无机氮供应降低，淋失风险提高，所以秸秆还田培肥后，仍需不少于玉米秸秆收获量的67％还田以维持土壤养分含量以及对氮素的调控能力、维持土壤较高供氮-保氮能力，一旦秸秆还田量低于67％，土壤将难以维持其对氮素调控能力的可持续性。2）无秸秆还田氮肥减施20％处理(0％F4)相较于100％秸秆还田氮肥减施20％处理(100％F4)土壤铵态氮生成速率显著降低，铵态氮消耗速率显著提高，致使铵态氮净积累速率显著降低，硝态氮消耗速率显著降低，使得无机氮淋失风险提高;100％秸秆还田结合氮肥减施20％处理在作物不减产的条件下通过提高土壤铵态氮解吸速率、有机氮矿化速率进而显著提高铵态氮生成速率;通过提高硝态氮异化还原成铵速率进而显著提高硝态氮消耗速率;通过提高土壤无机氮产生速率，降低无机氮消耗速率进而提高玉米生长期土壤无机氮含量，因此一定量的氮肥减施后持续补充有机物料的投入可维持土壤对氮素的调控能力，对防止土壤氮素流失，提高土壤氮素利用率具有重要意义。