> Т.е. у вас и статика на этом
> server{} есть?

Есть, в отдельном location.

Как я понимаю, получается следующее: после манипуляции с try nginx на /dir таки получает от fastcgi /dir/index.php . Но в этом скрипте есть относительная ссылка на картинку img.jpg (она лежат в папке /dir/ img.jpg), путь к которой высчитывается неправильно (не /dir/img.jpg, а /img.jpg). Вроде бы nginx не виноват, и fastcgi отработал, но результат получается не тот что нужен.
Раньше nginx стоял перед apache и такой проблемы не было.