秸秆还田是一项土壤培肥、实现农业可持续发展的重要措施，也是实现农业碳中和的重要方面。然而，有效的秸秆还田措施可以通过自身腐解增加土壤潜在氮库，刺激土壤氮素循环，提高土壤氮素的有效性；不合理的秸秆还田则会加剧多种形式（径流、渗漏、氨挥发、反硝化）土壤活性氮的损失。

    稻-麦两熟轮作制是我国长江中下游流域及淮河流域的主体轮作制度，其高产、稳产与提供优质粮食的功能具有不可替代性。但在淹水条件下，连年秸秆全量机械化还田，带来秸秆分解不完全，影响水稻、小麦的立苗；同时高C/N比秸秆腐解过程中往往出现微生物与作物争氮现象，这一定程度影响土壤氮素的有效性。因此，如何优化秸秆还田措施，从而减少氮肥损失、提高氮肥利用率是亟需解决的问题。

    中国科学院南京土壤研究所研究员王德建课题组在长江下游的中国科学院常熟农业生态实验站开展了不同秸秆还田时序（麦秸单季还、稻秸单季还、稻麦秸双季还）与氮肥配比（减量施氮、推荐施氮、常规施氮）的多年田间试验，系统地监测了稻田土-水层氮变化、径流氮损失、温室气体排放，应用高通量测序技术分析了土壤细菌群落组成。研究发现：秸秆还田可显著降低水稻分蘖期田面水无机氮含量、增加土壤有机氮含量，显著降低稻田径流氮损失与N₂O排放量，但CH₄ 排放量显著增加；土壤细菌群落发生显著分异，变形杆菌的相对丰度显著增加。结构方程模型分析表明，土壤SOC、pH及变形杆菌丰度的增加有助于减少氮径流损失，而氮肥用量与土壤无机氮含量增加氮径流损失。秸秆双季还田配施减量氮肥（180 kgN/ha）或者推荐氮肥施用下（240 kgN/ha）配合单季秸秆还田措施为减控稻田氮径流风险以及缓和全球增温潜势（GWP）的较为理想模式；秸秆还田配施氮肥可显著提高水稻产量及氮肥利用率，但氮肥用量过高时（≥300 kgN/ha）则氮肥利用率明显降低。

    以上研究成果发表在Agriculture, Ecosystems & Environment、Agricultural Water Management、Journal of Environmental Management、Sustainability和《土壤学报》、《农业环境科学学报》上。张世洁博士生、张刚博士为论文第一作者，王德建、刘勤研究员为论文通讯作者。研究工作得到了国家重点研发计划（2017YFD0800105和2016YFD0801101）等项目的资助。