秸秆还田和控释肥是改善土壤环境,提高作物产量的有效途径。秸秆还田是改善土壤理化性质的有效方法,然而在秸秆还田条件下施用包膜控释尿素对土壤理化性质的影响还鲜有报导。同时,普通氮、磷、钾肥和控释肥配合施用已被建议用来提高粮食产量,然而在秸秆还田且施用控释尿素条件下氮、磷和钾在玉米(Zea Mays L.)—小麦(Triticum Aestivum L.)轮作体系上的交互作用研究也未见报导。研究控释尿素与普通尿素及秸秆还田配施对作物产量、养分利用率及土壤理化性质的影响,对小麦玉米轮作体系下控释掺混肥和秸秆还田的推广有重要意义。通过五年(2013-2018)的秸秆还田长期定位试验,以普通尿素为对照,对小麦玉米轮作体系下控释尿素与秸秆还田配施对作物产量、土壤理化性质及养分利用率进行了研究。通过八年(2009-2016)的秸秆还田长期定位试验,以普通尿素为对照,通过“3414”试验对华北平原小麦玉米轮体系下的养分利用效率、作物产量和净收益进行了评价,同时研究了控释掺混肥条件下作物产量与氮、磷、钾肥的交互作用。主要结果如下:1.控释掺混尿素秸秆还田处理玉米和小麦5年的平均产量均最高,分别比仅施用普通尿素秸秆不还田处理高20.2%和18.2%。与仅施用普通尿素处理相比,控释掺混尿素加秸秆还田处理较普通尿素非秸秆还田处理能提高土壤电导率、全氮、酸解全氮和有机质含量,分别提高了27.8%、18.8%、14.8%和10.3%;但显著降低了土壤总磷和土壤碳氮比,较普通尿素非秸秆还田处理分别降低了8.9%和4.25。仅施用普通尿素处理的铵态氮含量占总水解态氮的27.9%,控释掺混尿素加秸秆还田处理的铵态氮含量占总水解态氮的32.4%,比普通尿素处理提高16.1%。同时,与仅施用普通尿素处理相比,施用普通尿素加秸秆还田处理和控释掺混尿素加秸秆还田处理提高了土壤p H值,由7.14分别提高到7.40和7.38。控释掺混尿素加秸秆还田处理较普通尿素处理显著降低土壤容重,降低了3.9%,同时土壤总孔隙度提高了3.4%。控释掺混尿素加秸秆还田处理能显著提高土壤团聚体的稳定性和大团聚体含量(>0.25 mm)。控释掺混尿素加秸秆还田处理在玉米和小麦上的氮肥利用率显著高于仅施用普通尿素处理,分别增加82.4%和59.3%。说明控释掺混尿素与秸秆还田配合施用能够提高作物产量,改善土壤肥力状况。2.秸秆还田条件下,当控释掺混尿素处理和普通尿素处理等量施肥时,控释尿素处理玉米产量较普通尿素处理增加10.9%。当控释掺混尿素处理的施氮量为普通尿素常量处理的一半时,玉米产量没有下降,而与后者相比,前者的净收益增加了14.8%。以控释掺混尿素为氮源的八年玉米产量波动低于仅以普通尿素为氮源的玉米产量波动,说明控释掺混尿素的使用可以减少投入成本和价格波动造成的收益损失。玉米养分吸收量表现为:氮>钾>磷。通过多元回归分析,建立了基于控释掺混尿素的玉米产量和施肥量模型(R2=0.9726,P=0.009),由模型可知氮磷和氮钾的交互是协同的,磷钾是拮抗的;两因子交互作用强弱顺序为:氮钾>氮磷>磷钾。综上所述,以控释尿素和普通尿素掺混肥为氮源,显著提高了玉米籽粒产量和净收益。3.控释掺混尿素显著提高了小麦产量、净收益和肥料利用效率。控释掺混尿素常量施肥处理的产量最高,达8324 kg/hm2,较等量施肥条件下普通尿素处理小麦产量提高14.6%。不施氮肥或磷肥的小麦较小,分别为1910 kg/hm2和3346 kg/hm2,但不施钾肥的小麦产量与施磷肥或氮肥的小麦产量相当,达6966 kg/hm2。氮肥利用率最高,钾肥利用率最低,磷肥利用率居于两者之间。从经济学角度考虑,控释掺混尿素的使用可以减少投入成本和价格波动造成的收益损失。利用控释尿素对小麦产量和施肥量进行回归分析(R2=0.9968,P=0.0001),氮磷、氮钾的交互具有协同作用,而磷钾交互具有拮抗作用;由这三组两因素引起的交互效应为:氮磷>氮钾>磷钾;当达到模型理论最高产量时所需的养分氮最高,钾最低,磷居于两者之间(氮>磷>钾),这与小麦对这些养分的利用率的排序相同。因此,控释掺混尿素可提高小麦籽粒产量和净收益。本研究结果可为基于控释尿素的平衡施肥及秸秆还田在小麦玉米轮作体系上的推广应用提供理论和数据支撑,为减肥增效和改善土壤肥力状况提供有效方法。