本研究以“小麦/玉米/大豆”周年套作体系为研究对象,针对生产中氮肥用量不断增加,氮肥利用率低的现状,通过2011、2012连续两年田间定位试验,研究了“小麦/玉米/大豆”套作体系在不同氮用量下(小麦,0、60、120、180、240kg·hm-2,记为WN1、WN2、WN3、WN4、WN5;玉米,0、97.5、195、292.5、390 kg·hm-2,记为MN1、MN2、MN3、MN4、MN5;大豆SN1、SN2、SN3、SN4、SN5;体系依次记为N1、N2、N3、N4、N5)各植株生长动态、养分吸收、分配以及耕层土壤无机氮的含量差异进行研究,以期为“小麦/玉米/大豆”周年体系作物生产合理施用氮肥初步提出建议,对指导当地农业生产合理施肥、提高肥料利用率、减少环境污染等有一定的理论指导和实践意义。主要的研究结果如下：(1)施氮有利于小麦分蘖和花后同化物输入籽粒,随施氮量增加先增加后降低,至WN4分蘖数和花后同化物输入籽粒量最大,分别为2.3和8389 kg·hm-2, WN4输入籽粒量对籽粒的贡献率为91.6%,与WN3无显著差异；在一定范围内小麦和玉米株高随施氮量增加而增加,施氮超过WN3 (120 kg·hm-2)、MN3 (195 kg·hm-2)无显著差异；小麦和玉米的干物质积累量、干物质积累速率以及玉米叶面积指数、叶面积积累速率、群体光合势、净同化率均随施氮量增加而增加,超过WN3或MN3则增加不显著：干物质的生产具有明显的边行优势,边行小麦变异系数大于内行,受到的扰动程度(种内和种间)最大,对外界环境的敏感度大于内行,且施氮量越多边行优势越明显；土壤肥力和竞争强度的双重作用使得大豆从SN1～SN5株高、干物质积累和积累速率先降低后升高再降低。(2)施氮显著增加了小麦、玉米的产量,WN3～WN5之间无显著差异；小麦施氮处理较不施氮处理增长幅度为21.4%～111.9%,以WN3处理最大为8317 kg·hm-2;玉米施氮处理产量为不施氮的2.83～3.82倍,MN3产量为6619 kg·hm-2。小麦边行产量显著大于内行产量,随着施氮量的增加,内、边行产量的差距也随之增加,边行比内行增产41.5～83.1%。适当的土壤肥力有利于大豆增产,大豆产量从SN1～SN5先降低后升高再降低,在SN4达最大,为1603 kg·hm-2。(3)施氮有利于增加小麦、玉米各器官的氮含量和积累量,施氮达WN4 (180 kg·hm-2)或MN4 (292.5 kg·hm-2)时,继续增加氮肥投入各器官氮含量和氮总积累量无显著变化；养分吸收和积累同样表现出边行优于内行,边行优势明显。大豆的氮含量和积累量先降低后升高再降低,SN4处理最大,SN4与SN5之间无显著差异。(4)施氮降低了小麦籽粒和玉米各器官中的P2O5含量,却显著增加了小麦、玉米地上部总的P205积累量：籽粒P2O5含量WN1比施氮处理增加8.8～18.8%,MN1比施氮处理高出3.7%～26.5%,P2O5积累量W (M) N3～W (M) N5之间无显著差异；养分吸收和积累同样表现出边行高于内行,边行优势明显。适当的土壤残留氮素有利于大豆籽粒P2O5含量和积累量的增加,从SNl至SN5有增加的趋势,SN、SN5之间无显著差异。(5)施氮增加了小麦籽粒K2O含量和地上部总K2O积累量,K2O含量WN5比其他高出15.5%～38.9%,K2O积累量WN5比其他高出6.5-118.1%, WN4、WN5无显著差异；养分吸收和积累同样表现出边行优于内行,边行优势明显。施氮降低了玉米茎秆、叶片和籽粒的K2O含量,但增加了玉米K2O积累量；其中茎秆的K2O含量MN1比施氮处理高20.4%～57.5%,叶的K2O含量MN1比施氮处理高9.6～29.4%,籽粒的K2O含量MN1比施氮处理高出9.3%～34.6%;当施氮超过292.5 kg·hm-2时K2O的积累量不再显著增加。小麦收获后残留土壤中的氮使大豆K2O含量降低,SN1～SN5大豆K2O含量以SN1最高,处理之间呈先降低后升高的趋势,大豆K2O积累量也呈先降低后升高的趋势,K2O积累量SN1、SN4、SN5之间无显著差异,说明只要提供适当的磷、钾肥,大豆即便缺氮也能良好生长。(6)施氮显著增加了小麦0～40 cm土层的无机氮含量,其中0～20 cm土层无机氮含量施氮比不施氮高6.8～27.4%,20-40 cm土层无机氮含量施氮比不施氮增加23.2～82.9%;玉米0～40 cm土层的无机氮含量在MN3最低,MN1、MN2和MN4、MN5为MN3的1.6-2.5倍,低氮处理和高氮处理均增加了0-40 cm土层的无机氮含量；玉米种植带从土壤表层至地下1m,无机氮含量逐渐降低,降水过多会导致深层土壤中无机氮含量升高并出现富集层(60～80 cmm)。大豆0-40 cm土层无机氮含量SN1～SN5逐渐增加；“小麦-大豆”轮作种植带施氮若超过180kg·hm-2,无机氮含量20-40 cm>0～20 cm,有向下渗淋的风险。(7)体系年收益以N4最大,为13936 yuan·hm-2,产投比为2.12,比不施氮处理增产160.5%,N4和N5之间收益无显著差异。(8)在不考虑降水、大气沉降和淋失等情况下,氮投入和吸收在N4处理基本达到平衡(氮肥表观平衡为-1 kg·hm-2),氮肥用量低于N4处理(382.5 kg·hm-2)则施氮不够,高于N4处理则施氮过多,浪费资源并造成环境污染；体系中高产处理(N3～N5)施磷量明显不足,N3、N4、N5磷肥表观平衡为-14.9～-38.0kg·hm-2；施氮处理(N2～N5)的钾肥表观平衡为-12.4～-89.8 kg·hm-2,投入也不足。(9)周年体系氮肥的表观利用率在N4最大,为56.2%;体系总产量N3、N4、N5无显著差异,N3、N4、N5的百公斤籽粒需肥(N、P205.K20)量均在N3处理最低,体系氮肥利用率在施氮量处于N3～N4(255～382.5 kg·hm-2)时较合理。(10)综合考虑产量和养分吸收利用情况,该生产区域“小麦/玉米/大豆”体系周年氮肥推荐用量为255～382.5 kg·hm-2,对于单种作物而言,推荐施氮量小麦为120～180kg·hm-2,玉米为195～292.5kg·hm-2。高产处理(N3-N5)明显出现磷(体系用量120 kg·hm-2)、钾(体系用量150 kg·hm-2)肥的不足,应做适当补充；另“小麦/玉米/大豆”套作体系中,玉米为主要产值作物,其次是小麦、大豆,而大豆的产投比最高(平均为3.5),小麦各理均表现出氮肥投入量<吸收量,而玉米在N3处理就表现出氮肥投入量>吸收量,因此建议在确保玉米不减产的前提下,体系中氮肥的总投入量应向小麦和大豆转移,即适当增加小麦的施氮量,大豆由之前的不施氮改为施适量的氮。