温室气体排放加剧全球气候变暖,严重破坏了生态系统平衡。麦玉两熟种植区作为我国粮食的重要产区,其集约化生产方式也是温室气体排放的重要来源。然而,目前针对麦玉两熟制下氮肥和秸秆还田对农田固碳减排效应的研究较为滞后,特别是麦玉两熟的周年研究,尤为突出。氮肥和秸秆还田作为常规的农田管理措施,不合理施用均会影响作物产量和土壤固碳减排能力。为探究施氮和秸秆还田对麦玉两熟农田碳氮固持和温室气体排放的影响,本研究在陕西关中麦玉两熟农田,设置玉米季4个氮肥水平(N0:不施肥;N150:施纯氮150 kg/hm2;N225:施纯氮225 kg/hm2;N300:施纯氮300 kg/hm2),小麦季统一施纯氮195 kg/hm2,以及2个秸秆管理方式（S0:秸秆不还田和S1:秸秆还田）的二因素完全随机区组大田试验,研究了氮肥和秸秆还田对作物-土壤系统碳库、氮库以及土壤结构、微生物多样性、温室气体排放的影响,并利用因子分析法综合评价了不同施氮量配合秸秆还田对作物-土壤-环境效益的影响,以期为麦玉两熟制下农田固碳减排提供理论基础和技术支撑。2016-2019年连续3年的田间试验研究得到以下主要结果:（1）施氮和秸秆还田均显著提高了玉米和小麦产量以及固碳量,在同一秸秆管理方式下,全年作物总产量和固碳量随施氮量增加呈先增加后持平的线性加平台趋势;同一施氮水平下,秸秆还田较不还田处理3年平均增产1.13 t/hm2,增幅为7.9%,玉米的籽粒、秸秆和根系固碳量分别提高14.0%、12.8%和12.8%,小麦分别提高了8.7%、8.3%和8.3%。持续3个作物生长周期后各施氮处理的土壤有机碳储量、碳固存量和固存速率较试验前均有增加,且随施氮量的增加呈增加趋势。与秸秆不还田相比,秸秆还田各处理的土壤有机碳含量、碳固存速率平均分别增加18.6%和142.3%。土壤易氧化有机碳含量随施氮量的增加呈先增加后略微下降的趋势,含量在4.59～6.60 mg/kg之间,同一施氮量下,秸秆还田较对应的不还田平均增加0.91 mg/kg,在N225时两者差距最大。施氮和秸秆还田均明显增加了微生物碳含量,同时,微生物量碳还受季节影响,主要表现为小麦收获期的土壤微生物碳高于玉米收获期。综合两种农艺措施,氮肥管理对作物固碳的影响明显大于秸秆管理,而对于土壤碳库,秸秆管理是影响土壤固碳的最主要因素。（2）氮肥和秸秆还田在不同试验年间均会显著提高小麦和玉米的氮素吸收量,且二者存在明显的交互作用。3年6季作物的氮素利用数据表明,施氮显著降低了玉米季的氮肥偏生产力、氮肥吸收效率和表观回收率,增加了小麦季的氮肥偏生产力和吸收效率。与秸秆不还田相比,秸秆还田显著提高了玉米和小麦的氮素利用率,玉米的氮肥偏生产力、氮肥吸收效率和氮肥表观回收率分别平均提高5.58%～13.84%、16.94%～20.30%和15.44%～52.71%,小麦氮肥偏生产力和氮素吸收效率分别增加8.23%和6.98%。经历3个管理周期后,N0-S0、N150-S0的0-20 cm土层土壤全氮含量较试验前有所降低,而N225-S0和N300-S0处理的土壤全氮含量和储量均显著增加。与秸秆不还田相比,相同施氮量的秸秆还田处理明显增加了土壤全氮含量和氮固存速率。秸秆还田对硝态氮储量的增加效应主要集中在0-100 cm土层以上,与秸秆不还田相比,N0、N150、N225和N300处理的100-200 cm土层硝态氮累积量分别降低7.9%、7.2%、32.6%和42.1%。施氮明显增加微生物量氮含量,总体表现为N225≈N300>N150>N0。同一施氮量下,秸秆还田较不还田增加了土壤微生物量氮的含量,N150-S1和N225-S1处理微生物量氮增加明显。（3）与秸秆不还田相比,秸秆还田显著提高了土壤团聚结构的稳定性和蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性。在同一秸秆管理方式下,土壤酶活性随施氮量的增加呈先增加后降低趋势,在施氮225 kg/hm2时达到最大。土壤微生物的OTU、Chao1和Shannon指数受施氮量影响显著,3个指标随施氮量均呈先增大后减小的抛物线趋势。无论秸秆还田与否,不同施氮处理的优势菌群均为变形菌门、酸杆菌门、放线菌芽单胞杆菌和绿弯菌门。根据LEf Se分析,高氮处理(N300)产生的差异菌群明显多于较低施氮量处理(N0,N150和N225),差异菌群主要为变形菌门和α-变形菌纲（p＿Proteobacteria）。秸秆不还田处理下土壤全氮、SOC和NO3--N浓度为影响土壤微生物群落的主要环境因子,而秸秆还田下土壤温度、脲酶活性和NO3--N浓度为主要影响因子。（4）N2O的平均排放通量和累积排放量均呈现高氮肥高释放的规律。与秸秆不还田相比,秸秆还田加剧了N2O的平均排放通量和累积排放量,在玉米和小麦生长期内平均增加48.1%,65.1%和34.4%,32.9%。土壤CO2排放具有明显的季节效应,表现为夏季高冬季低。在同一种秸秆管理措施下,CO2排放随施氮量的增加有增加趋势;同一施氮量下,秸秆还田较对应的秸秆不还田处理明显增加了CO2排放通量和累积排放量,其中N225和N300处理的增加幅度较大。在北方旱地,CH4的排放通量通常为负值,表明旱地为CH4的汇。从全年看,施氮和秸秆还田均有降低土壤对CH4吸收的趋势,N300-S1处理的CH4累积吸收量最低。氮肥和秸秆还田增加了温室气体的全球增温潜势,当考虑土壤固碳量时,施氮明显减少了土壤温室气体的净增温潜势,总体表现为N225>N150>N300>N0。在同一施氮水平下,秸秆还田虽增加了温室气体排放的绝对值,但由于土壤有机碳固存量的增加和作物产量的提高,显著降低了温室气体排放强度,以N225-S1处理的温室气体排放强度最低。（5）采用因子分析法,将纯收益、作物固碳量、SOC储量、团聚体平均重量直径、OTU、N2O累积排放量和100-200 cm土层硝态氮储量7个指标归纳为两个主因子,可解释的累计方差为93.647%,各处理的综合排名顺序为N225-S1>N300-S1>N150-S1>N300-S0>N225-S0>N0-S0>N150-S0>N0-S0,即秸秆还田配施氮肥的总效益优于秸秆不还田,以N225-S1最优。综上所述,秸秆还田和施用氮肥能显著改善土壤团聚结构、土壤生物学活性,增加土壤有机碳和全氮储量以及碳氮组分含量,同时提高作物固碳吸氮能力,降低农田净温室气体排放强度,有助于农田固碳减排能力的提高。其中以秸秆还田下玉米季施氮225kg/hm2和小麦季施氮195 kg/hm2配合秸秆还田效果最为显著,是兼顾作物、土壤和环境效益的最佳组合,它能够有效提升麦玉二熟区农田生产力、增强作物和土壤固碳固氮能力,对丰富土壤微生物群落和降低温室气体排放以及100 cm以下土层硝态氮累积量也有明显作用。