世界人口日益激增、粮食安全问题日益凸出和生态环境破坏是当前人类面临的重大问题,在确保粮食安全的前提下减少环境污染、提高资源利用效率则有利于农业生产的可持续性发展。黄土高原半湿润半干旱冬麦区土壤肥力低下与化肥施用过量现象共存。这一地区夏季有休闲的传统,能否通过在夏休闲种植并翻压豆科绿肥,达到既提高土壤肥力、降低化肥用量,同时充分利用水分、养分和光热资源,改善土壤生态环境的目的?本文利用在渭北旱塬地区(陕西省长武县)的长期定位试验,研究夏休闲期间种植豆科绿肥(怀豆、大豆、绿豆,休闲为对照)和小麦生长季不同施氮量(0,108,135和162kg/hm~2)对冬小麦生长、产量、养分吸收以及麦田土壤有机碳和全氮的影响,旨在进一步探明豆科绿肥减少氮肥用量、提高小麦产量以及提升土壤肥力的效果,实现黄土高原地区农田生态系统的绿色可持续发展。结果发现:(1)种植并翻压豆科绿肥能够向土壤中提供养分资源,绿肥还田的生物量可达1083-3764 kg/hm~2,生物量高低与绿肥种类及生长时期的降雨量有关;绿肥的养分还田量规律与生物量结果保持一致,其中氮还田量可达32.2-98.4 kg/hm~2。(2)定位试验实施的10年间(2008-2018年),在较为湿润的4年翻压豆科绿肥处理可显著提高小麦产量,在较为干旱3年翻压绿肥处理导致小麦减产,其余3年翻压绿肥处理的小麦与休闲处理无显著差异。2016-2018两年种植豆科绿肥增加了小麦的穗数和穗粒数,降低了小麦千粒重,最终对籽粒产量均无显著影响;豆科绿肥对小麦籽粒、茎叶吸氮量以及地上部总吸氮量均没有显著影响,但有提高小麦氮素收获指数的趋势。无论是休闲还是种植豆科绿肥,施用氮肥均显著提高小麦产量,但三个施氮肥处理之间的小麦产量无显著差异,说明渭北旱塬地区小麦氮肥减施有很大的潜力。(3)多年种植豆科绿肥显著提高了0-20 cm土壤有机碳和全氮的含量,20-40 cm土壤有机碳和全氮亦有增加的趋势,但对40-60 cm土层的土壤有机碳和全氮没有显著影响。种植并翻压豆科绿肥可能对表层以下土壤有机碳和全氮含量有提升潜力。(4)种植豆科绿肥能够消耗小麦收获后土壤的残留氮,导致绿肥翻压前绿肥处理0-40 cm土层的土壤硝态氮含量显著低于休闲处理,但绿肥翻压3周后土壤硝态氮含量与休闲处理无差异,在小麦收获后绿肥处理的硝态氮残留量则显著高于休闲处理。2016-2018年绿肥处理的氮投入和氮输出均显著高于休闲处理,休闲处理不施氮肥时表现为明显的氮素亏缺,而绿肥处理不施氮肥时就能保持氮平衡。总之,在渭北旱塬夏休闲期间种植并翻压豆科绿肥能够在丰水年提高小麦产量,显著提高土壤0-20 cm的土壤有机碳和全氮的含量;施用氮肥能够显著提高小麦产量,显著提高土壤全氮含量,该地区具有氮肥减施的潜力。