针对我国油菜种植氮肥利用效率低和移栽劳动力投入大、严重制约油菜产业健康发展的实际问题，本研究采用田间试验、柱栽试验和盆栽试验相结合的技术路线，开展了密度和氮肥对中双11号根系土壤环境、植株氮素吸收利用、根系形态参数、地上部生长发育、籽粒产量和施肥经济效益等的影响研究。结果表明：（1）油菜施氮纯收益随施氮量增加而下降，随密度升高而增加。高密油菜经济施氮量为126.6kg/hm2，相应产量为2231.5kg/hm2；低密度油菜经济施氮量为149.2kg/hm2，相应产量为2169.5kg/hm2。在相同目标产量下，高密能比低密节约22.9%~30.6%的氮肥用量。密植是油菜减氮增效的关键措施。（2）油菜从肥料和土壤环境中吸收氮的量均随施氮量和密度的增加而增加。氮肥用量低于180kg/hm2时，植株氮素总累积量和籽粒氮素累积量均随施氮量增加而增加；增至270kg/hm2时，植株氮素总累积量有明显增加，但主要累积于非经济产量部位。油菜氮素利用率随着施氮量的增加而下降，随密度增加而升高。差减法计算的氮肥利用率，低密油菜平均为58.4%，高密油菜平均为63.5%。示踪法计算的氮素利用率，低密油菜平均为41.8%，高密油菜平均为43.2%。说明提高种植密度可以减少油菜氮素损失，有效提高氮肥施用效率。（3）油菜不同生育期绿叶数、根颈粗、株高、地上部干物质累积量均随施氮量的增加而增加，不同生育期油菜群体绿叶数和地上部干物质累积量随着密度增加而增加，根颈粗随着密度增加而减小。成熟期干物质累积量低密油菜：果壳>茎杆>籽粒>根，高密油菜：茎杆>果壳>籽粒>根。单株有效分枝数和有效角果数，氮肥用量低于180kg/hm2时随施氮量增加而增加，过高则有下降趋势。高密油菜单株有效分枝数比低密油菜平均下降50.6%，但单位面积有效分枝数比低密油菜平均提高49.5%。提高密度显著降低了油菜的单株有效角果数和每角粒数（平均分别下降60.7%和11.6%），显著提高了油菜的千粒重（7.5%）。单位面积油菜籽粒产量在施氮0~180kg/hm2范围内，随施氮量增加显著增加，施氮量从180kg/hm2增至270kg/hm2后，产量下降。产量构成因素对油菜籽产量直接影响作用：千粒重>单株有效角果数>每角粒数。（4）增加氮肥主要提高了油菜各生育期单位面积根总表面积，增加密度主要提高了油菜各生育期单位面积根总体积和总根长。高密油菜单位面积总根长、根总表面积和根总体积均高于低密油菜，平均根直径低于低密油菜。两个密度下，十叶期和初花期不同土层油菜根系生物量以及根系活力均随施氮量的增加而增加，且高密油菜根系活力均高于低密油菜。同一施肥水平下，0~10cm土层中高密油菜根系生物量低于低密油菜，但10~20cm、20~30cm和30~40cm各层土壤中高密油菜根系生物量显著高于低密油菜，增加密度可以促使根系向土壤深层延伸。油菜土壤中无机氮主要以NO-3-N形式存在，施氮肥主要提高了0~20cm土层的NO-3-N含量。施氮270kg/hm2时0~60cm土层NO-3-N含量比施氮180kg/hm2平均增加31.2%，种植密度45万株/hm2时比15万株/hm2平均降低12.1%。增加氮肥用量和种植密度能提高油菜整个生育期土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性。（5）油菜总根长、根总表面积和根总体积在油菜全生育期均与氮素累积量呈极显著正相关，平均根直径与氮素累积量之间无显著相关。油菜总根长是影响氮素累积量的主要因子。油菜十叶期和收获期的总根长、根总表面积、根总体积与产量呈极显著或显著正相关；初花期总根长、根总表面积、根总体积、平均根直径均与产量呈极显著或显著正相关。油菜十叶期和初花期根总表面积与产量的相关性最高，成熟期总根长与产量的相关性最高。