秸秆还田是一项重要的农田管理措施,秸秆还田方式与还田年数对土壤有机碳与氮素周转、作物生产具有重要影响。长江中下游平原是中国重要的粮食产区,集约化的稻麦复种生产系统保障了粮食持续稳定高产,但也面临着面源污染、土壤质量下降等问题[2]。因此,探讨秸秆还田方式和年数对稻麦复种农田土壤碳库和氮库变化以及作物生产的影响,对促进稻麦复种系统可持续发展具有重要的理论和实践意义。本研究由两个试验组成,试验一于2013年开始设置定位试验,包括秸秆少耕还田（MT）、秸秆旋耕还田（RT）、秸秆翻耕还田（CT）和翻耕秸秆不还田（CT0）4个处理（2016、2017年取样）;试验二于2010年开始设置定位试验,包括秸秆不还田（NR）和秸秆还田1～7年（SR1～SR7,2016-2017年）或秸秆还田1～8年（SR1～SR8,2017-2018年）8个或9个处理,通过分析秸秆还田不同方式和年数对碳库与氮库组成变化以及其对稻、麦产量的影响,以期提出稻麦复种区合理的碳氮管理策略和秸秆管理措施。本研究主要结果如下:1.秸秆还田不同方式下秸秆还田深度不同,还田4年后相应提高不同土层有机碳（SOC）和全氮（TN）含量和碳氮比。与CT0相比,MT处理显著提高0～5 cm 土层SOC和TN含量及0～5 cm与其他各层次SOC和TN含量层化率;CT处理增加了 0～20 cm土层内SOC含量,且在10～20 cm 土层达显著水平,提高了各土层TN含量（9.08%～12.10%）[1]。耕作强度越大,10～20 cm 土层土壤碳氮比越低。2.秸秆还田不同方式4或5年后调节了0～20 cm内各土层土壤各SOC组分和TN组分含量,但对不同土层影响不同。与RT和CT处理相比,MT处理显著提高了 0～5 cm轻组有机碳（LFOC）、重组有机碳（HFOC）、颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MOC）和颗粒态氮（PTN）含量,但降低了 10～20 cm HFOC、POC和轻组氮（LFTN）、重组氮（HFTN）、PTN和矿物结合态氮（MTN）含量;CT处理各土层LFOC、LFTN、POC 和 PTN 含量均高于 CT0。土壤 LFOC、HFOC、POC、MOC（LFTN、HFTN、PTN、MTN）含量与SOC（TN）含量均呈极显著相关关系,均可以作为SOC（TN）变化的指标,LFOC和LFTN变化率分别与SOC和TN变化率有较高相关性,且对秸秆还田方式表现出了最高的敏感性,分别是指示秸秆还田方式对SOC和TN影响的最佳指标。3.秸秆还田不同方式4或5年后各处理土壤SOC和TN主要分布在>0.25 mm大团聚体中,其中SOC含量较微团聚体提高30.53%～44.96%;>2 mm团聚体含量及团聚体有机碳和全氮贡献率受秸秆还田方式影响最大,均随着耕作强度的降低而增加。MT处理显著提高>2 mm团聚体和>0.25 mm大团聚体比例。与CTO处理相比,CT处理有利于提高各级团聚体有机碳含量,而对各粒级团聚体全氮含量影响均不显著。秸秆还田方式显著影响>2 mm团聚体对SOC（TN）的贡献率,MT较CT0显著提高>2 mm团聚体对SOC贡献率,且0～20 cm SOC含量和土壤大团聚体含量显著正相关;CT处理大团聚体有机碳贡献率提高了 9.4%,增幅为13.24%。>2 mm团聚体对TN贡献率MT显著高于CT、CT0;0.25～0.053 mm及<0.053 mm团聚体对TN贡献率CT0显著高于其他处理。4.秸秆还田方式对SOC、氮储量有显著影响,其中MT处理提高了 0～20 cm有机碳储量和0～10 cm 土壤全氮储量;CT处理各土壤层次有机碳储量均高于CT0处理,并且在0～10 cm和0～20 cm差异显著,0～20 cm 土壤氮储量也较高。5.随秸秆还田年数增加,各土层SOC和TN含量逐渐提高,但增幅减小;各处理5～10 cm 土层SOC含量高于其他土层;与NR处理相比呈显著性差异的拐点,各土层SOC含量在秸秆还田1～3年,TN含量在秸秆还田1～2年。各土层仅0～5 cm土壤碳氮比在秸秆还田0～3年内随着还田年数增加而显著提高,其他层次与还田年数间均无明显变化趋势。随着还田年数增加,表层0～5 cm与其他层次有机碳层化率呈先增长后下降的趋势,而TN层化率的变化趋势相反。当秸秆还田年数≤3年时,0～5 cm 土层土壤碳氮比随着秸秆还田年数增加而显著提高。6.土壤各SOC组分和TN组分含量均随着秸秆还田年数的增加而提高,但是LFOC、POC、LFTN 和 PTN 的增速高于 HFOC、MOC、HFTN 和 MTN,其中 HFOC、MOC 含量增幅在还田6年后有降低的趋势。各处理POC含量随着土壤深度的增加先上升后降低,但土壤MOC含量随土层深度增加所呈现的特征因秸秆还田年数长短有所不同,当秸秆还田年数<3年时,各处理MOC含量随土层深度增加先升后降,当秸秆还田年数≥3年时,各处理MOC含量随土层深度增加逐渐降低。LFOC、HFOC、POC、MOC（LFTN、HFTN、PTN、MTN）含量与SOC（TN）含量之间均极显著正相关,均可指示SOC变化,其中LFOC和LFTN分别与SOC和TN有较高相关性,且对秸秆还田年数表现出了最高的敏感性,分别是体现秸秆还田年数对SOC和TN影响的最佳指标。7.随着秸秆年数增加,土壤中不同粒级团聚体含量变化趋势不同,其中>2mm团聚体含量逐渐增加,2～0.25 mm和0.25～0.053 mm团聚体含量先上升后下降,<0.053 mm团聚体含量逐渐下降。随着秸秆还田年数增加,各级团聚体中有机碳和全氮含量总体呈上升趋势（0.25～0.053 mm粒级除外）;仅>2 mm团聚体对SOC和TN贡献率呈上升趋势,其他粒级均呈下降趋势。>0.25 mm大团聚体对SOC和TN的贡献率最大。8.0～20 cm内各土层有机碳和全氮储量均随着秸秆还田年数的增加而增加,其中秸秆还田6年内增加较为显著,秸秆还田6 a后土壤碳氮固存量增幅明显降低。9.秸秆还田不同方式处理下,水稻产量表现为CT>RT>MT>CT0,并与5～10 m土层LFOC和PTN,10～20 m土层SOC、HFOC、POC、MOC、LFTN、PTN含量显著正相关,且相关性随着土层深度的加深总体呈逐渐增加趋势;有机碳组分中10～20 cm 土层MOC含量的变化对水稻产量影响最大;TN组分中LFTN含量的变化对水稻产量影响最大,PTN次之。各级团聚体有机碳以及>2和2～0.25 mm团聚体全氮含量均与水稻产量正相关,且>2 mm团聚体有机碳和TN含量与水稻产量相关性最高,而0.25～0.053 mm及<0.053 mm团聚体全氮含量则与水稻产量负相关。表明,增加大团聚体有机碳和TN含量能提高水稻产量,而增加微团聚体中有机碳和全氮含量不利于水稻增产。0～20 cm内有机碳和全氮储量与水稻产量呈现正相关关系,且对水稻产量的影响随着土层深度的增加而增加。10.不同秸秆还田年数处理下,小麦产量随着秸秆还田年数增加先下降后上升,并且与除了 5～10 cm 土层HFOC、MOC和10～20 cm 土层MOC外,0～20 cm内各土层其他SOC、TN及其组分含量显著正相关,LFOC和LFTN含量的增加对小麦增产贡献最高;土壤各级团聚体中,>2 mm团聚体有机碳和TN含量与小麦产量相关性最高;小麦产量与有机碳储量和全氮储量显著相关,0～20 cm有机碳和全氮储量每增加1Mg·hm-2,小麦产量分别增加 47.4kg·hm-2 和 621.3kg·hm-2。