近年来，在为了追求作物高产而过量施氮的背景下，旱地作物生产面临着严重的效益下降、氮素损失及土壤环境恶化等风险和问题。秸秆还田是重要的保护性农田管理措施之一，对培肥地力、作物生长和氮素损失影响显著。为了保证农业的绿色可持续发展，探寻环境友好的氮肥合理调控成了农业生产者和科研工作者关注的热点，也是农业生产中亟待解决的重要问题之一。目前为止，关于旱地冬小麦氮素高效利用的相关研究虽有不少，但是取得的结果区域性限制较强，因环境条件、作物种类、农业资源等不同导致的研究结果也不统一，很多研究仍需进一步深入开展，尤其是旱地作物秸秆还田条件下，农田氮肥施用模式的优化问题值得进一步探讨。因此，本论文研究了不同施氮量对旱作秸秆还田条件下的农田水氮利用及作物生长的影响，探索冬小麦生产的氮素施用的优化模式，以期为关中平原地区施肥技术优化与完善提供理论基础和实践依据。大田定位试验于2017-2019年在西北关中平原地区陕西杨凌西北农林科技大学试验站进行，在前茬玉米秸秆全量还田(9000 kg·hm-2)条件下，设5个N施用水平：0、75、150、225和300kg·hm-2，分别为N0、N75、N150、N225、N300。试验主要结果如下：
　　(1)通过两年试验，小麦的耗水量与氮肥施入量呈正相关，收获后土壤贮水量与氮肥施入量呈负相关，水分利用效率随着施氮量的增多呈先增后减的趋势，两年内的水分利用效率均表现为N225＞N150＞N300＞N75＞N0，其中N150和N225的增长幅度最大，相比于N0，其在两年试验中的水分利用效率分别显著提高22.30%和23.63%、33.29%和38.50%，可见在秸秆还田的条件下，配施适量的氮肥可提高小麦收获后土壤贮水量，改善收获后的土壤水分状况，提高土壤蓄水保墒的能力，降低生育期耗水量，显著提高籽粒水分利用效率，明显促进作物对土壤水分的高效利用。
　　(2)对于旱作秸秆还田农田，籽粒的氮素积累量随着施氮量的增加逐渐增加，以N225处理达到最高，继续增施氮肥至N300，籽粒氮素累积量有所下降，且施氮量达到N300时会降低营养器官氮素转运速率，增加成熟期氮素在营养器官中的残留量。适量施氮可提高作物的氮肥吸收利用率与氮肥贡献率，超过一定限度，会弱化氮肥对小麦产量的贡献率，降低作物的氮肥吸收利用效率。在秸秆还田试验第一年，各施氮处理的硝态氮残留范围较大，试验第二年，土壤氮残留大幅减小，两年内土壤硝态氮残留量与施氮量成正相关，可见秸秆还田有利于减少土壤的氮残留，应长期推行，且考虑环境效应，应减少氮肥的施用。
　　(3)随着生育进程的进行，两年内冬小麦叶面积指数LAI呈先增后降的趋势，在开花期达到最大。各施氮处理的LAI在各个生育期内，均表现为N300＞N225＞N150＞N75。各处理开花期SPAD值、旗叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs )和蒸腾速率(Tr)，随着施氮量的增加而增加，继续增施氮肥则进入平台阶段，不会发生明显增加，甚至减低，胞间CO2浓度表现为先减后增的趋势，均以N225为临界值。可见对于旱作秸秆还田农田，配施适量氮肥可提高小麦光合性能，而高氮处理下叶面积的快速增长会导致植株互相遮荫从而降低了叶片的净光合速率。开花期和成熟期各处理的干物质积累量随着施氮量的增加呈线性增加，干物质积累强度随施氮量的增加呈现出先增后减的趋势。秸秆还田条件下过多增加施氮量不利于营养器官积累干物质向籽粒中的转运。
　　(4)施氮可显著提高小麦籽粒产量、公顷穗数、穗粒数、千粒重(P＜0.05)。这些指标随氮肥施入量的增加而增长，随后达到峰值，然后又开始呈现下降趋势。两年的小麦籽粒产量最大值为N225，其次为N150，氮肥过量不仅不能使小麦产量提高，甚至会下降。同时在秸秆还田的条件下，配施N150-N225氮肥可以增收，提高小麦种植的产投比。
　　综合考虑，在关中平原地区，秸秆还田下较适合的施氮量为150-225kg·hm-2。