位于黄土高原东缘的晋东褐土区农民主要通过施用化学肥料提高旱地农田产量,长期以来不仅导致肥料利用率的降低和土壤养分肥力的下降,也会带来其它生态环境问题。如何合理进行农田施肥管理,在提高作物产量的同时提高养分的利用效率以及减少环境问题是目前需要解决的问题。利用田间试验与模型分析相结合是农田施肥措施优化管理非常重要的手段,是我们研究和建立可持续性农业发展的一个重要途径。作为黄土高原综合治理的基本单元,流域的地形空间特征、土壤属性等常具有明显的空间变异性,可能会导致作物产量形成、土壤养分迁移和转化在空间上的差异,考虑这种空间差异对于指导农田进行施肥管理措施优化具有重要意义。本研究利用晋东褐土区长期定位试验的历史数据,选取了玉米产量和生物量、土壤碳氮养分等因子,对DNDC模型进行调参和校验,评价了模型在当地的适用性,结合研究区小流域农田养分、太阳辐射和坡度等立地条件的空间变异性的聚类分析,将小流域的农田划分为不同的类型,模拟了差异性农田立地条件下不同施肥管理措施对作物的生长状态、土壤有机碳的、多年地表径流氮损失、硝态氮淋溶损失累计量影响,从小流域尺度对农田施肥管理措施进行了优化,并为进一步开展小流域尺度农田施肥精细化管理和优化有机旱作施肥空间配置模式提供参考依据。本研究主要得到以下结论:（1）DNDC模型对晋东褐土区春玉米产量和生物量的模拟精度基本在可接受范围,也可以较好的反映处理间的差异性,模型对0-20cm土壤有机碳、全氮的模拟精度较好,能够较好地反映出不同施肥处理间0-20cm土壤有机碳、全氮含量的差异性。从敏感性分析结果来看,模型中作物产量和生物量对降水量和秸秆还田量的敏感性最弱,对年均气温、土壤容重、土壤初始有机碳含量和太阳辐射的敏感性最强,二者对夏、秋季节太阳辐射的敏感性高于秋、冬季;模拟期末的土壤有机碳含量对主要参数因子敏感性的敏感性总体小于产量和生物量,其对土壤起始有机碳、年均气温、土壤PH和土壤容重的敏感性较高;相较于化肥的施氮量,模拟期末的土壤有机碳含量对有机肥用量和秸秆还田量的敏感性略高。（2）从小流域农田不同立地条件的空间变异性分析来看,研究区小流域农田土壤属性、太阳辐射和坡度等因子存在不同的空间变异性。其中,土壤有机碳、硝态氮属于中等变异,土壤全氮、碳氮比属于弱变异;农田各地块的太阳辐射校正系数夏、秋季的变异性高于冬、春季,同时在春冬季节具有强变异性（变异系数大于75%）,在夏秋季节具有中等程度的变异性（变异系数在10-75%之间）;农田地块的坡度具有中等程度的变异性。通过聚类分析可以把研究区小流域农田的土壤养分、太阳辐射及坡度类型空间分布情况分别可以划分为四种、三种和三种类型。综合DNDC模型的敏感性分析结果和所选农田环境因子的空间变异性,本研究选取了表层土壤有机碳、土壤全氮、硝态氮和碳氮比、粘粒含量、太阳辐射校正系数及坡度等因子,在率定好的模型数据库基础上,用于构建小流域尺度各地块DNDC模型的土壤、气候等数据库。（3）通过对比模拟农民习惯施肥与N2S2模式的模拟结果,总体来说,两种施肥模式下,研究区小流域农田作物生长与土壤养分状况表现出了不同程度的空间分布格局和变异特征。从整个流域来看,减量施氮并增施秸秆的施肥处理（N2S2）相比农民习惯施肥处理,农田作物产量、生物量降低很小,而氮肥的使用效率大大增加,土壤有机碳含量也较高,前者氮素的淋失量大大降低,表现出了更好的环境效应,是该地区较适宜的施肥模式。由于受到地形及土壤质地等分布特征的影响,在氮素淋失较大的地块或靠近地下水源的位置,可以采取平整地表、设置草篱或草本植物过渡带等措施,进一步优化小流域的农田管理措施,减少环境污染风险。