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我国氮肥传统利用率仅为30%左右,远低于西方国家的50-60%。实际上,传统氮肥利用率的计算方法仅考虑了当季作物对养分的吸收利用,而没有反映肥料氮在土壤中的残留及可利用性。本研究通过对我国6个不同气候区的长期试验农田土壤历史数据分析,结合模拟残留氮肥进入土壤被再利用过程的外源15N室内培养试验,阐明了施用化肥、化肥和有机肥配施及秸秆还田条件下我国典型农田土壤氮素残留特征,揭示了土壤不同氮组分的有效性及作物利用率。取得的主要研究结果和结论如下:长期试验历史数据分析结果表明:长期试验期间,我国典型农田的年平均氮肥残留率（Nitrogen residual efficiency,NRE）为16.9%。水田、水旱轮作和旱作三种土地利用方式下的NRE依次为13.2%、23.9%和13.6%。单施化肥处理中,氮钾化肥（NK）处理的NRE最高为16.2%,其次为氮磷化肥（NP）处理（15.8%）、氮磷钾化肥（NPK）处理（16.0%）。水旱轮作与旱作下单施氮肥（N）和氮磷钾配施有机肥（NPKM）处理的NRE分别为21.7%、19.0%。水田和旱地下的氮磷钾与秸秆还田（NPKS）处理的NRE平均为10.4%。外源15N室内培养试验结果显示,化肥氮素固持率在不施肥（CK）处理下最高为22.2%;NPKM处理最低为13.7%;NPK和NPKS处理,分别为16.8%和18.1%。细自由颗粒有机氮（ffPON）组分氮素固持率最低,其次是物理保护有机氮（iPON）组分;在粗自由颗粒有机氮（cfPON）组分中,NPK和NPKM处理分别比CK处理低1.80%、1.69%;在微团聚体内部矿物结合有机氮（μ-mSON）组分和微团聚体外部矿物结合有机氮（d-mSON）组分上,CK较其他处理高1.29%-3.70%、2.18%-3.19%。cfPON组分固持氮素有效率在NPKM处理下最高为19.0%,其次是NPK处理为16.8%,CK处理与NPKS处理相同为13.9%。iPON组分下,CK、NPK、NPKS、NPKM处理的有效率分别为12.1%、10.9%、6.27%、5.66%。μ-mSON组分的有效率最低为2.99%-4.85%,CK处理与其他处理相比低1.37%-1.86%。d-mSON组分的有效率为12.4%-23.1%,其中NPK处理与其他处理相比高9.22%-10.8%。