寻找既能获得尽可能高的产量，又能在最大限度上减轻对环境压力的氮肥施用技术，是中国集约化农业迫切需要解决的问题。本研究选择农业集约化程度较高的山东省惠民县，通过田间小区试验，¹⁵N微区试验的结果，分析了我国华北平原冬小麦／夏玉米轮作体系对氮素的环境承受力，结果表明： 在华北平原当前土壤供氮水平下，低量施氮即可达到较高产量。作物收获后残留在土壤0-90cm土层中的硝态氮和氮肥总损失随施氮量的增加而直线上升，对施入的氮肥没有缓冲作用。将收获后硝态氮残留的上限控制在150kg／hm²N，冬小麦和夏玉米的施氮量可以降低到150kg／hm²N以下，此时能够兼顾产量和环境。冬小麦季施入的氮肥在夏玉米上具有明显的后效，夏玉米施肥应充分考虑氮肥的后效与土壤氮素的矿化。在农户习惯施氮水平下，冬小麦每公斤氮肥增产2公斤籽粒，夏玉米每公斤氮肥增产3-7公斤籽粒。 在农户习惯施肥水平下（冬小麦季施氮量375kg／hm²N，夏玉米季施氮240kg／hm²N），当季作物化肥氮的利用率约为26％，损失率为29％—32％，0-100cm土壤残留量为41％—45％。试验条件下，夏玉米季肥料的损失率略低于冬小麦季。肥料氮在当季以及后茬的去向均以残留为主。施入氮肥具有明显的“carry over”效应。 冬小麦季观察到硝态氮移出0-90cm土体，在90-180cm的土层中累积，累积量随施氮量的增加而增加。过量灌水和集中降水是引起冬小麦季土壤硝态氮强烈下移的主要因素。夏玉米季硝态氮主要残留在0-90cm土体中，该季硝态氮移动与降雨关系密切，偏旱的年份一般淋洗不出90cm土体。 氮素平衡计算结果表明，高量的播前硝态氮和矿化是输入项的重要组成部分，可能是造成施氮不增产的主要原因。低施氮量时，氮素盈余以残留硝态氮为主，高施氮量则以损失为主。