秸秆还田能够改善土壤化学性质,并为作物提供养分,进而可减少化肥用量。开展还田秸秆的氮素转化、量化秸秆的供氮能力,以及作物对秸秆氮素的利用情况等方面的研究对于全面评价秸秆还田效果有重要意义。本研究探讨了东北黑土区玉米秸秆还田对大豆干物质累积及产量的影响;比较了秸秆还田、化肥和无肥处理下根系动态、根瘤性状以及氮积累差异;应用15N示踪技术量化了秸秆还田条件下大豆植株体内氮素来源。田间试验表明,秸秆还田处理和施化肥处理产量分别为2708 kg/ha和2641kg/ha,两者差异性不显著,分别比不施肥处理显著高出16.0%和13.2%。秸秆还田处理总根长显著高于不施肥处理,与施用化肥处理差异不显著,说明秸秆还田能够促进根系生长,形成较大的根系吸收面积,维持根系对养分的吸收能力,保证大豆根系对养分的吸收。秸秆还田处理能够显著影响根瘤性状,秸秆还田处理根瘤的数量、重量以及根瘤密度均显著提高。在R3期,秸秆还田处理根瘤数量与根瘤鲜重分别为331个/株和3.10 g/株,比施化肥处理高出77.2%和123%,比无肥处理高出36.6%和47.9%,根瘤密度为1.38个/m,比施化肥处理高出80.1%。秸秆还田与施用化肥处理籽粒含氮量分别为1.11 g/株和0.99 g/株,两者差异不显著。15N标记试验表明,秸秆还田处理下,秸秆对籽粒的氮贡献仅有0.53%,而共生固氮对籽粒氮素贡献量达到81.6%;施用化肥处理下,共生固氮与肥料供氮所占的比例分别为62.5%和16.3%。秸秆还田处理籽粒氮素主要来自于鼓粒期积累的氮,而不是转运生育前期体内积累的氮,鼓粒期氮素累积比例为86.7%,比施化肥处理和不施肥处理分别显著高出22.5%和32.0%。秸秆还田处理,鼓粒期氮素累积主要来源于共生固氮,氮固定量为0.66 g/株,比施化肥处理和不施肥处理分别显著高出49.4%和41.3%。共生固氮量的增加主要是由于单个根瘤固氮量的显著提高,秸秆还田处理单个根瘤固氮量为1.30 mg/个,比施化肥处理和不施肥处理分别显著高出26.0%和141%。秸秆还田处理改变了大豆的氮素积累模式,显著提高大豆生育后期氮素吸收能力,很大程度上能够替代化肥满足大豆生长对氮素的需求。根瘤性状及固氮功能的改善是秸秆还田处理满足大豆氮需求的关键。通过共生固氮增加鼓粒期氮素累积比例,可以降低籽粒对植株氮再分配的需求,显著提高鼓粒期秸秆还田处理叶片的比氮量,增加用于氮固定的光合产物的分配比例,从而有利于维持产量。秸秆还田条件下共生固氮与土壤氮能够满足大豆生长的氮需要。