华北平原是中国粮食的主要产区，冬小麦/夏玉米轮作体系是该地区的主要种植制度，施肥是提高粮食单产，增加粮食产量的有效方法，然而如果肥料施用不合理，就会导致氮肥利用率低、土壤硝态氮大量残留、氮素损失增加等问题，对环境安全构成威胁。肥料施入土壤后一般有三个去向，研究肥料进入土壤-作物体系后的转化和去向，了解植物对氮素的吸收、利用及分配是确定氮肥施用量和施用方法的理论依据，只有正确了解施入氮素在土壤-作物体系中的行为，才能制定出相应的管理措施。为此，我们分别在河南省浚县、河北省廊坊市、河北省藁城市设置了¹⁵N微区试验，用示踪法研究优化施肥条件下华北平原冬小麦/夏玉米肥料氮的吸收特性、转化和去向。本研究为评估华北平原当前肥料利用率现状，明晰氮肥施入土壤后的转化与去向，减少氮肥对环境的污染，合理施用氮肥提供了理论依据。主要结论如下：1：在供试土壤上，施用氮肥均能够促进小麦籽粒产量的增加，本试验中施用氮肥的增产率在8.43%-36.75%之间，氮肥贡献率在7.73%-26.87%，且施肥的增产效果在低肥力土壤上表现较为明显。2：用¹⁵N示踪法研究冬小麦生育期的氮素来源，结果表明：冬小麦吸收的氮素中来自肥料氮的比例仅26.56%-33.64%，来自土壤氮的比例高达66.36%-73.44%，对土壤氮的依赖程度较高，可见，土壤氮素是冬小麦生育期中氮素的主要来源。3：用¹⁵N示踪技术研究肥料施入土壤后的去向，结果表明：施入土壤的氮肥当季利用率在22.11%-32.37%之间，损失率在11.32%-48.28%之间，土壤残留率在29.61%-56.32%之间，0-40cm土层中土壤残留肥料氮占总残留的60.34%-76.48%，表层残留量较多，下层残留量较少，标记氮肥在土壤剖面中的残留率随土层深度的加深而迅速降低。4：在冬小麦季残留在土壤中的肥料能够被后茬夏玉米所吸收，夏玉米对残留肥料的吸收量在8.33-14.10kgN/hm₂，占总吸氮量的2.72%-5.10%。夏玉米地上部整体利用率在3.47%-7.07%之间，即残留氮肥对后茬作物有一定的供氮作用。¹⁵N肥料在夏玉米季的损失量在20.89-35.70kgN/hm₂之间，占上茬冬小麦施用标记¹⁵N的比例分别为8.70%-19.83%，夏玉米季标记氮肥的损失量与冬小麦收获后标记氮肥的土壤残留量成正比。5：在冬小麦季施入土壤中的¹⁵N肥料，夏玉米收获后仍有较多肥料残留在土壤中，在0-100cm土层中总的残留量在41.82-55.20kg/hm₂之间，肥料在土壤中的残留仍以耕层残留（0-20cm土层）为主，0-20cm的肥料残留量在22.97-30.05kg/hm₂之间，与冬小麦收获后残留量相比，各试验点¹⁵N残留均有向下运移的趋势。冬小麦季残留在土壤中的氮素经过夏玉米吸收后，土壤各层¹⁵N减少量与土壤深度成反比，随着土壤深度的增加，各层土壤¹⁵N减少量也逐渐降低。6：一个轮作周期后，冬小麦季对¹⁵N的吸收量在53.06-60.00kg/hm₂之间，夏玉米季对¹⁵N的吸收量仅有8.33-14.10kgN/hm₂，整个轮作周期的作物吸氮量在61.39-74.10kgN/hm₂之间，整个轮作周期作物对¹⁵N的利用率则在25.88%-38.10%之间；在冬小麦季¹⁵N的损失率为11.32%-48.28%，夏玉米季的损失率分别为8.70%-39.80%，冬小麦季损失率较大，远高于夏玉米季的损失率，整个轮作周期的损失率在31.15%-56.98%之间，一个轮作周期后土壤残留率在17.43%-30.67%之间。7：用差减法计算的肥料利用率在5.21%-10.63%之间，而用示踪法计算的肥料利用率分别是22.11%、32.37%及30.07%，示踪法肥料利用率高于差减法计算的肥料利用率，说明施用氮肥对土壤氮素的吸收有抑制作用。