本研究以山西寿阳旱地春玉米为研究对象,通过10年长期定位施肥试验分别研究了不同施肥对旱地玉米产量、水氮利用效率及土壤硝态氮的影响,对于指导旱地玉米田合理施肥、降低土壤硝态氮残留、提高水氮利用效率具有重要意义。得出以下主要结论:（1）旱地玉米产量与施氮量密切相关,但两者函数关系因施肥年限、肥料种类、降水年型而不同。玉米产量随施氮量的增加呈现出显著的线性增长、对数增长或二次抛物线相关。不同降水年型下化肥、有机肥玉米产量均表现为丰水年>平水年>干旱年。在降水较少或施氮量超过300kg·hm^-2时有机肥增产效果均高于化肥,降水较多且施氮低于225 kg·hm^-2时化肥的增产效果常常高于有机肥处理,但两者差异不显著。化肥、有机肥的氮肥偏生产力均随施氮量的增加显著降低,且丰水年氮肥偏生产力高于干旱年。根据旱地玉米产量变化特征来看,化肥适宜施氮量为225kg·hm^-2或300 kg·hm^-2或375 kg·hm^-2,有机肥施氮量为300 kg·hm^-2或375 kg·hm^-2或450 kg·hm^-2,有机肥比化肥高一个施氮水平,同时随着施肥年限的延长,适宜施氮量可能最终稳定在225kg·hm^-2。（2）施肥可显著提高玉米WUE和ET。化肥和有机肥处理下玉米WUE分别为16.2 kg·hm^-2·mm^-1和18.3 kg·hm^-2·mm^-1,较不施肥分别提高了55.8%和68.3%。玉米生育期耗水量较不施肥分别增加了8.9 mm和14.2mm。不同肥料对玉米WUE和ET影响不同,有机肥处理下,随施肥量的增加两者均呈逐渐增加的趋势,而化肥处理下则呈先增加后降低的趋势。不同年际间玉米WUE和ET差异显著,主要受降水及其分布的影响。施肥可降低休闲期土壤蒸发。但这种效果受到施肥量和休闲期降水的影响。施肥处理周年耗水总体较不施肥处理呈增加趋势。（3）土壤剖面硝态氮累积量随施氮量的增加而增加,两者呈线性正相关关系,且化肥处理下土壤硝态氮累积量显著高于有机肥处理。土壤各层硝态氮含量均随施氮量的增加而增加,多呈幂函数增加。施用有机肥硝态氮均主要分布在0-40 cm土层内,随土壤深度的增加逐渐降低（下降型）,随施肥年限的延长并未发生明显淋洗现象。而化肥条件下,不同年份硝态氮随土壤深度的增加呈现出下降型、上升型、单峰型或S型分布;硝态氮在不同土层内出现最大累积,硝态氮累积峰值随施氮量增加而增加,累积范围逐渐加宽,随施肥年限的延长,硝态氮最大累积所出现的土层深度及淋洗深度不断下移;随施肥年限的延长,0-60cm呈波动变化,年际间变异较大,60 cm以下土壤各层硝态氮含量逐年增加,两者呈线性正相关关系,其增幅随土壤深度的增加逐渐降低,而随着施氮量的增加进一步增加。当化肥、有机肥施氮量从150 kg·hm^-2增加至225 kg·hm^-2时,土壤硝态氮含量显著增加。从减少硝态氮残留角度分析,化肥、有机肥施氮量应低于225 kg·hm^-2,此时土壤剖面硝态氮残留量较少,年累积增加量较小,环境压力及淋洗风险均较低。综上所述,对于试验地旱作玉米田,有机肥的施用效果要高于化肥;同时推荐适宜施氮量分别为化肥150-225 kg·hm^-2,有机肥225 kg·hm^-2施氮量。在此施氮量范围内,玉米产量和氮肥偏生产力均较高,土壤底墒较不施肥明显增加,同时明显降低休闲期土壤蒸发损失,以及减少土壤剖面硝态氮残留。