【研究目的】探究陕西关中地区不同轮作模式下作物生育期内作物生长、土壤碳排放及土壤养分积累对秸秆还田与氮肥合理配施的响应,为实现当地农田生态系统作物增产与兼顾环境效益提供理论依据。【方法】本研究于2011年至今在西北农林科技大学开展长期定位试验,采用再裂区试验设计,主区为轮作模式（麦玉轮作与麦豆轮作）,副区为秸秆还田,设常规秸秆还田、半量秸秆还田、秸秆不还田三个水平,副副区为施氮,设常规施氮、减量、不施氮三个水平,对不同作物生育期内土壤CO₂排放通量及影响因素、作物产量、土壤养分含量进行测定分析。【结果】在同一施氮水平下,秸秆还田处理显著提高2013-2017连续5季的冬小麦产量及2012-2016连续6季的夏玉米及夏大豆产量,且不同年份间减量施氮与常规施氮的产量差异不显著;秸秆还田处理较秸秆不还田处理显著提高了冬小麦生育期土壤CO₂排放,在夏玉米及夏大豆生育期内,秸秆还田处理对土壤CO₂排放的影响表现为先降低后升高,且土壤CO₂排放与0-5cm土壤温度及10-20cm土壤含水量关系紧密;秸秆还田与氮肥的合理配施显著提高了土壤有机碳、全氮、全磷及速效养分的含量;常规秸秆还田水平配施氮肥提高了作物水分利用效率,同时常规秸秆还田水平配施减量施氮处理下作物氮利用效率最高。【结论】常规秸秆还田水平配施减量氮肥是实现作物增产与兼顾资源高效利用的有效途径,由于秸秆还田提高了农田土壤CO₂排放,未来将以优化秸秆还田方式,实现农田土壤CO₂排放的降低为出发点开展相关研究。