氮是维持和提高农田生态系统生产力最重要的元素，也是最易通过淋失、挥发等作用损失的元素。目前我国肥料利用率低，仅为30％，而约有20％施入的肥料氮素通过硝化作用以硝酸盐的形式淋失进入地下水，从而导致了一系列的生态环境问题。因此，如何提高肥料氮素的利用、增加氮素在土壤中的长期固持并减少氮素的淋失已成为亟待解决的问题。向土壤中施入秸秆，可能通过改变土壤生态系统碳源供给和养分平衡，来改变微生物对肥料氮素的固持作用来降低肥料氮素的损失，但其内在的调控作用机制以及长期效应仍不清楚。　　本研究以中国科学院沈阳生态试验站(41°32′N，122°23′E)的潮棕壤为研究对象，通过在田间微区单独施用15N标记化肥（硫酸铵）或同时施用15N标记化肥与秸秆，利用气相色谱质谱联机技术(GC-MS)和同位素比例质谱技术，研究了肥料氮素在土壤-植物系统的分配以及在土壤中的累积动态及其微生物固持机制。结果表明:　　1)植物地上部分对肥料氮素的吸收受到年际间气候影响显著，并不受秸秆覆盖的影响。连续秸秆覆盖处理显著提高土壤表层的有机碳和总氮含量及肥料来源土壤氮素含量。此外，秸秆覆盖显著降低了土壤中肥料来源无机氮含量及肥料来源无机氮占肥料来源土壤总氮的比例，表明秸秆覆盖可以将更多的肥料氮素以有机氮的形式固持在土壤表层，从而减少肥料氮素的向下淋失，降低地下水的硝酸盐污染。　　2)土壤氨基糖含量能够反映时间尺度的微生物过程。总氨基糖含量随年际变化符合单指数增长趋势，肥料来源氨基糖随年际变化符合线性增长方式。长期秸秆覆盖处理能显著延长土壤表层总氨基糖积累的持续时间和提高氨基糖积累的增加程度，并且在秸秆覆盖处理中肥料来源氨基糖的增长速率是单施氮肥处理的1.2倍。连续秸秆覆盖显著提高了表层土壤氨基糖碳相对土壤有机碳的含量，但并没显著影响表层土壤氨基糖态氮相对土壤总氮的含量，说明在长期施用氮肥条件下，土壤微生物处于碳受限的状态，秸秆输入的碳起到了保护氨基糖态碳的作用。另外，肥料连年施入土壤后，肥料来源的氨基糖态氮占施入肥料氮的比例恒定，秸秆覆盖初始即显著提高表层肥料氮素向微生物残留物的转化，且后续秸秆的施入主要作用在于维持不变的同化效率。秸秆作为重要碳源在表层土壤形成“热点”而下层土壤可利用碳含量较低，导致秸秆添加并未对下层总氨基糖和肥料来源氨基糖的积累有显著影响。　　3)秸秆覆盖及单施氮肥处理中，总氨基糖中GluN/MurN在8年内并未达到稳定，说明在此农田系统条件下，土壤微生物群落达到稳定的时间应该超过8年。同时肥料来源氨基糖中GluN/MurN的比例从4.0增加到14.2，表明肥料氮素施用后，微生物群落发生从细菌到真菌的演替，并随着施肥年限的增加，肥料氮素逐渐在真菌残留物中积累。秸秆覆盖并没有显著改变由细菌到真菌的演替过程，但显著增加了肥料氮素在细菌残留物中的保持比例，说明秸秆覆盖既可以避免无机氮素积累，同时又保证了残留物中肥料氮素具有一定活性。　　4)肥料氮素的连续施入必然导致土壤氮素和土壤氨基糖库的更新，即“新”合成的替代土壤原有的。利用线性模型和外推法，推导出表层土壤氮素需要57年全部被肥料氮素替换掉，下层土壤氮素需要133年全部被更新;表层土壤氨基糖库需要89年全部被肥料来源氨基糖替换掉，下层土壤氨基糖库需要185年全部被更新。由于土壤氨基糖是微生物残留物的重要组成物质，微生物残留物的周转速度要慢于整个氮库的，而且随着土壤深度增加，土壤氮及微生物残留物的更新时间会增加。　　总体而言，连续秸秆覆盖的农业管理措施对提高肥料氮素固持速率及土壤有机质质量具有显著作用，可以起到减少肥料氮素淋失的作用。