我国自70年代开始大量生产和施用化肥，促使我国粮食产量不断攀升的同时，也造成了诸如土壤酸化、水体污染、大气污染等一系列问题。水稻、小麦、玉米作为我国三大粮食作物，对保证我国粮食安全起着极其重要的作用。施用化学氮肥是确保粮食作物稳产高产的必要条件和重要前提，所以粮食作物化学氮肥的施用量和利用率状况一直是农业科学领域关注的一个重要课题。本研究通过资料搜集、数据整理和分析，探索中国过去几十年三大粮食作物各种植区化学氮肥的单位氮肥施用量(applicationrate，AR)和回收利用率(recoveryefficiency，RE)、农学利用率(agronomicefficiency，AE)、偏生产力(partialfactorproductivity，PFP)的变异特征。本研究主要得出以下结论:　　在过去几十年间，小麦、玉米、水稻三大粮食作物全国平均AR基本都呈增长趋势，氮肥利用率指标基本也都呈下降趋势，不同的作物AR和氮肥利用率时空变异特征各有不同。　　玉米玉米在过去的几十年间，全国平均AR总体呈增长趋势，从1970s的93.3kg·hm-2持续增长至21世纪初的238.2kg·hm2;RE扣AE均呈下降趋势，分别从1970s的42.1％和17.0kg·kg-1下降至21世纪初的26.4％和9.5kg·kg-1;PFP在各个时期比较稳定，基本维持在40.0kg·kg-1这一水平。在全国各玉米种植区内，北方春播玉米区的AR各时期均较其他各区低且增速缓慢，AE和RE则偏高;黄淮海平原春夏播玉米区的AR增速同全国平均增速基本持平，较全国略高，AE和RE较全国低。另外，本研究还证实平衡施肥、使用氮高效品种以及优化农业管理等举措可成为提高我国氮肥利用率、减少资源浪费和减轻环境污染的有效途径。　　小麦中国小麦种植中全国平均AR在过去几十年间也保持持续增长趋势。从20世纪70年代的103.3kg·hm-2，持续增加至2000-2010年间的226.8kg·hm-2。氮肥利用率的各项指标均呈下降趋势，全国平均RE、AE和PEP从70年代的39.9％、15.5kg·kg-1和38.1kg·kg-1持续下降至下2000-2010年间的28.7％、7.9kg·kg-1和28.2kg·kg-1左右。各小麦种植区AR基本也都呈增加趋势，春麦区较冬麦区AR低，且增加缓慢。冬麦区中的黄淮秋冬播麦区和长江中下游秋冬播麦区，AR较大且持续增加;而西南冬秋播麦区氮肥投入比较少，且增速缓慢。各种植区氮肥利用率指标基本也都呈下降趋势。春播麦区氮肥利用率一般比较高，但下降速率比较大，而冬秋播麦区，氮肥回收利用率比较低，而农学和偏生产力则处于中等水平。　　水稻水稻全国平均AR在21世纪之前呈持续增加趋势，1990-2000年间即已达到178kg·hm-2这一较高水平，进入21世纪之后，增加趋势变得平缓，只有约10kg·hm-2的增加量。氮肥利用率各指标中，全国平均RE呈持续缓慢下降趋势且1990-2000和2000-2010年间几乎无差别;全国平均AE在1970-2000年间从14kg·kg-1，持续下降至10.9kg·kg-1，进入21世纪之后，下降趋势逆转，回升至12.3kg·kg-1，PFP在1980-1990年间有所下降，之后保持40kg·kg-1这一稳定水平。各水稻种植区，东北早熟单季稻稻作区氮肥投入较低，该区氮肥RE、AE和PFP均领先全国其他种植区。华中单双季稻稻作区是水稻优势种植区，氮肥投入在早期较高，之后增速缓慢，该区管理水平较为先进，使得该种植区氮肥利用率处于中等水平。长江中下游平均单双季稻亚区生产水平比较高，氮肥投入偏高，氮肥利用率处于中等水平。川陕盆地水稻区是我国水稻各种植区中氮肥投入增速最为缓慢的地区，该区氮肥回收利用率偏高，AE和PFP处于中等水平。　　平衡施肥、优化管理、采用氮高效水稻品种等是能够有效提高水稻氮肥利用率的措施。