在作物轮作系统中，同位素标记秸秆可用于研究秸秆还田对后茬作物生长和养分吸收的影响。例如在小麦-玉米轮作系统中的研究发现，将¹⁵N标记小麦秸秆还田，种植玉米后，检测玉米各***中的¹⁵N丰度，可明确后茬玉米对小麦秸秆氮素的吸收利用情况。研究表明，秸秆还田后，后茬作物能够吸收利用部分秸秆氮素，减少对化肥氮的依赖，同位素标记技术能够量化后茬作物对秸秆氮的利用率，为轮作系统的秸秆还田和化肥减施提供理论技术支撑。同位素标记秸秆能验证土壤碳循环模型的模拟准确性。北京玉米C13同位素标记秸秆
不同气候类型区域，同位素标记秸秆的应用重点存在差异。热带、亚热带气候区域，温度高、降水多，秸秆分解速率快，同位素标记秸秆主要用于研究秸秆碳氮的快速循环和养分释放规律；温带气候区域，四季分明，秸秆分解速率存在明显季节性差异，同位素标记秸秆主要用于研究不同季节秸秆分解的动态变化；寒温带气候区域，温度低，秸秆分解速率慢，同位素标记秸秆主要用于研究秸秆的长期腐殖化过程和碳氮累积规律。同位素标记秸秆可用于研究微生物群落功能与秸秆分解的关系。不同微生物类群具有不同的代谢功能，对秸秆分解的贡献也存在差异。将¹³C标记秸秆与土壤混合培养后，通过同位素功能基因芯片技术，分析参与秸秆分解的微生物功能基因丰度和活性，可明确不同微生物类群对秸秆分解的贡献。这种研究能够更深入地了解秸秆分解的微生物机制，为调控土壤微生物群落、提高秸秆分解效率提供参考。北京玉米C13同位素标记秸秆高温环境下，¹³C 标记秸秆分解速率加快，碳留存率下降。
同位素标记秸秆可用于研究秸秆还田对土壤理化性质的影响。秸秆还田后，通过分解和腐殖化过程，能够改善土壤质地、提高土壤孔隙度、增加土壤有机碳含量。将¹³C标记秸秆还田后，定期检测土壤容重、孔隙度、有机碳含量等理化指标，结合土壤中¹³C丰度变化，可分析秸秆还田对土壤理化性质的改良效果和作用机制。相关研究发现，长期使用同位素标记秸秆还田，能够***改善土壤理化性质，提高土壤肥力，为土壤可持续利用提供理论支撑依据。
同位素标记秸秆可用于研究不同施肥水平对秸秆分解的影响。施肥水平不同，土壤肥力和微生物活性存在差异，会影响秸秆的分解速率和同位素转化规律。将¹³C标记秸秆还田至不同施肥水平的土壤中，发现高施肥水平下，土壤微生物活性较高，秸秆分解速率较快，¹³C-CO₂释放量较多；而低施肥水平下，秸秆分解速率较慢。同位素标记技术能够量化不同施肥水平对秸秆分解的影响，为秸秆还田与施肥配合管理提供参考。同位素标记秸秆的预处理方法对检测效果有重要影响。检测前，秸秆样品需经过烘干、粉碎、脱脂、酸解等预处理步骤，去除样品中的杂质，使同位素能够充分转化为可检测的形式。例如在检测秸秆中¹⁵N丰度时，需将秸秆样品粉碎后，用浓硫酸和过氧化氢进行消化处理，将样品中的氮转化为铵态氮，再通过蒸馏、滴定等步骤，制备成适合同位素质谱仪检测的样品，确保检测结果的准确性。砂质土壤中，¹³C 标记秸秆的分解速率比黏质土壤快 15% 左右。
常用的荧光标记试剂主要包括荧光素类、罗丹明类、香豆素类等，不同类型的荧光试剂具有不同的荧光颜色和激发波长，荧光素类试剂多发出绿色荧光，罗丹明类试剂多发出红色荧光，香豆素类试剂多发出蓝色荧光，可根据具体的检测需求和应用场景选择合适的荧光标记试剂。荧光标记材料的标记方式主要分为表面标记和内部标记两种，表面标记是将荧光试剂通过喷涂、浸泡等方式附着在秸秆表面，操作简单、成本较低，但标记效果的稳定性较差，容易在雨水冲刷、土壤摩擦等情况下脱落；内部标记是将荧光试剂渗透到秸秆内部，与秸秆的纤维素、木质素等组分结合，标记效果稳定，不易脱落，但制备工艺相对复杂，成本较高。¹⁵N 标记秸秆还田 0-30 天，是氮素矿化的高峰期。北京玉米C13同位素标记秸秆
¹⁵N 标记秸秆研究表明，秸秆氮主要暂存于土壤有机氮库。北京玉米C13同位素标记秸秆
土壤质地对秸秆分解具有一定影响，同位素标记秸秆可用于解析不同质地土壤中秸秆的分解特征和碳循环差异。不同质地的土壤，其通气性、透水性、保肥能力存在差异，会影响土壤微生物活性和秸秆分解速率。试验中，将同位素标记秸秆分别加入砂质土、壤质土、粘质土中，在相同环境条件下培养，定期检测土壤中标记碳的含量变化和微生物群落结构，分析土壤质地对秸秆分解速率、碳转化路径的影响，为不同质地土壤的秸秆还田管理提供科学指导。北京玉米C13同位素标记秸秆
