冀西北坝上高寒半干旱区，是承接内蒙古牧区与华北农区的农牧交错区，生态环境十分脆弱。如何合理开发农业资源，协调自然资源与生态环境关系，特别是氮素资源的高效利用和优化配置，是确保农业可持续发展的重要技术关键。本研究以高效施肥、高效合理的开发和安全利用氮素资源为目标，通过新型缓释氮肥的研究，提高氮素利用率，减少养分流失、浪费和污染，提高农作物产量和品质；通过优质豆科作物的选种，研究其在旱沙地上种植的固氮量，以提高土壤肥力，改善土壤养分状况，减少化肥施用，从而达到用地养地相结合，实现旱薄沙地豆科固氮与作物高产稳产，生物资源优化配置与自然资源合理开发利用。因此，本研究对合理开发利用坝上地区水、肥、土、植等农业资源，确保坝上地区生态农业可持续发展具有重要指导意义。旱薄沙地缓释氮肥效应研究试验，比较了普通尿素和新型缓释氮肥在不同施肥量下，大白萝卜对氮素吸收利用情况、产量和环境方面的影响。结论表明：自制的缓释氮肥能显著的提高萝卜产量，比不施肥空白对照增产5.67％～19.40％，比施用等氮量的普通尿素增产1.98％～8.19％，且具有较高的经济效益。施用缓释氮肥能有效减少化肥施用量，最高产量施肥量为纯氮18.89kg／667m~2，比尿素少施纯氮1.11kg／667m~2。缓释氮肥能有效提高氮素利用率，最高可达52.79％，比普通尿素高出4～10个百分点。缓释氮肥能有效降低硝酸盐在萝卜体内的积累，最高施肥量N30处理的萝卜硝酸盐含量为435mg／kg，未超过无公害蔬菜萝卜类最高硝酸盐含量标准。自制的缓释氮肥在土壤中的释放曲线基本呈抛物线型，与普通尿素相比明显推迟了在土壤中养分的释放高峰，且在作物生长后期养分释放明显高于普通尿素，能够供给作物更充足的养分，协调了肥料的供肥特性和作物需肥规律之间的矛盾。通过连续两年旱薄沙地微区豆科固氮效应试验，比较了六种豆科作物的产量和固氮量，结果表明：苜蓿在产量和固氮量上都表现比较稳定，产量可达240～300kg／667m~2，固氮量可达3.8～7.2kg／667m~2。大豆第一年种植籽粒产量和固氮量分别为180～200kg／667m~2和5.1～8.1kg／667m~2。但重茬种植明显减产，固氮量也随之降低，不适宜连作。蚕豆虽第一年产量比较低，但其固氮量可达4.5～8.0kg／667m~2；第二年蚕豆的产量和固氮量都比较高，分别为224kg／667m~2和4.8kg／667m~2，值得进一步研究。豌豆两年种植产量都不高，但固氮量比较高，为2.9～7.5kg／667m~2。一粒传和红芸豆两年种植产量虽然比较高，但固氮量都比较低。