为提高作物产量,化肥和除草剂广泛施用于农田生态系统中,长期共同存在于农田土壤中。过量施用化肥和除草剂可能会导致土壤肥力下降,进而影响粮食产量。但是目前研究仅关注化肥或除草剂分别对土壤或作物的影响,而关注施肥和除草剂交互效应对土壤特性和作物产量的研究还很有限。本研究在冬小麦生长季开展野外盆栽试验,采用施肥、除草剂两因素多水平的随机区组设计,主要探究以下科学问题:(1)施肥和除草剂及其交互作用是如何影响土壤理化性质、土壤生物特性和作物产量;(2)哪种施肥方式和除草剂组合能够提高小麦产量且有利于土壤健康可持续发展。针对以上科学问题,本研究通过测定小麦生长期土壤理化性质、生物学特性、作物及杂草各项指标,得出以下主要结果:(1)小麦收获期,低氮化肥和高氮有机肥显著增加了有机碳含量,且低氮化肥下全氮含量最高,这说明低氮化肥相较于高氮肥更有利于土壤碳、氮的积累。而高氮化肥中土壤速效氮和可溶性氮含量显著增加,这可能会增加土壤氮素的损失;低氮肥显著增加了土壤微生物量碳、氮,且低氮有机肥较化肥处理含量更高,有利于土壤中可利用养分库的积累。施肥显著影响土壤PLFAs含量,小麦收获期,低氮有机肥显著增加了土壤总生物量,细菌生物量,放线菌生物量,革兰氏阳性菌和阴性菌生物量以及菌根真菌生物量,显著降低了真菌细菌比,但是施肥没有显著影响真菌生物量。从施肥和除草剂的交互作用看,高氮水平下高剂量除草剂显著增加速效氮和可溶性有机氮,低氮有机肥与低除草剂剂量组合下土壤速效氮显著低于其他处理。低氮化肥施用情况下,配合喷施低剂量除草剂将有利于土壤微生物量的增长,高氮化肥施肥情况下,再喷施除草剂的话将更加不利于土壤微生物量且可能会增加土壤氮素的损失。(2)低氮化肥和有机肥显著提高小麦产量构成指标,高氮水平的施肥虽然增加了小麦产量,但是却显著降低了小麦千粒重,不利于小麦品质的形成;从施肥和除草剂交互作用来看,低氮化肥处理下施用除草剂会有利于小麦产量和品质形成,尤其是施用高剂量除草剂会显著增加小麦产量和品质;低氮有机肥处理下施用1/2FR除草剂或不施用除草剂显著降低小麦无效穗数,将有利于小麦产量的形成。(3)除草剂处理均显著降低了杂草的总生物量、多样性指数和丰富度指数;施肥均显著提高杂草的密度和总生物量,但高氮化肥相比其他处理显著降低了杂草的多样性、均匀度和丰富度等指数,有机肥处理特别是高氮有机肥处理相比高氮化肥处理下杂草物种多样性、丰富度更高些。综上所述,我们结果表明在冬小麦生长期,施用低氮水平的化肥或者有机肥能够提高作物产量和土壤肥力。在农田生态系统中保持一定的杂草多样性有利于作物产量的形成,因此,在黄淮海平原冬小麦生长季,我们建议采用低氮化肥或者有机肥配合低剂量除草剂的农田管理措施,可以保证作物产量和品质的形成以及土壤健康的维持。