冀西北坝上地区位于中国华北长城沿线的农牧过渡地带，区域高寒干旱、土壤瘠薄，农牧业生产相对落后。该区由于过度开垦，植被损失严重，导致土壤严重风蚀沙化与干化。在国家京津冀一体化发展的宏观背景下，冀西北坝上地区被定位为华北腹地的生态涵养区，区域传统的种植业需要以农田水养资源高效与可持续利用为核心，进行战略性调整。农田休耕与轮作成为区域农作制改革的重要方向。　　为了明确坝上地区主栽作物以及作物间不同倒茬方式的土壤水分与作物养分积累特征，于2015-2016年在张家口市河北农业大学张北实验站，采用交叉种植方法，在栗钙土与草甸栗钙土两类农田，设置了区域7种主栽作物的倒茬试验，比较不同作物茬口的土壤水分与作物养分积累效应，以为确立水养资源平衡与可持续利用的作物配置方式提供依据。主要研究结果如下。　　1.作物间耗水量差异明显。栗钙土田0-20cm、草甸栗钙土田0-30cm土层土壤含水率极易受环境影响，生长季终期各作物田含水率相近。生长季莜麦、甜菜、谷子田呈耗亏土体贮水趋势，且对30cm以下土层贮水消耗明显;蚕豆田与栗钙土马铃薯田呈累积土体贮水趋势;其他作物耗水量介于之间。冬春非生长季0-30cm土体贮水的大比例非生产性蒸发消耗，降低了土体春播期的供水效果。　　2.作物间水分利用效率差异显著。甜菜、莜麦生育期长，生物产量与水分利用效率均较高;亚麻、蚕豆最低。茬口显著影响了作物水分利用效率。草甸栗钙土田，茬口适应种植的生长季WUE是连作莜麦、甜菜和马铃薯的1.96-3.00倍，是连作蚕豆、饲用玉米的1.11-1.13倍;在栗钙土田，茬口适应种植生长季WUE是连作甜菜和马铃薯的1.36-2.00倍，是连作莜麦、亚麻的1.11-1.22倍.　　3.同一类型作物，株体养分含量年度间与土壤类型间差别较大;不同茬口的马铃薯养分含量、甜菜磷素含量差异较小。莜麦株体养分含量对茬口最为敏感。作物间养分干物质生产效率差异显著。在栗钙土田，甜菜生育期长，生物产量最高，N、P干物质生产效率分别高达54.3-70.74kg kg-1、511.16-779.20kg·kg-1，其他作物的养分干物质生产效率则互有高低。在草甸栗钙土田，甜菜N、P干物质生产效率最高，分别达63.43-75.60kg kg-1、795.86-973.33kg kg-1;蚕豆N、P干物质生产效率最低;其他作物的养分干物质生产效率互有高低。　　4.茬口显著影响了作物产量与养分干物质生产效率，并呈现作物养分积累量高，相应养分干物质生产效率低的相关关系。连作莜麦、马铃薯表现明显的养分积累量劣势，草甸栗钙土田连作甜菜易发生褐斑病害，影响叶面积发育。　　综上，马铃薯是大部分作物的良好前茬，而甜菜除对莜麦外为不良前茬。莜麦与甜菜的茬口适应性较强。在坝上地区农田，莜麦→马铃薯不仅产量高而且养分生产效率也较高;在草甸栗钙土田，蚕豆→莜麦倒茬方式较好;甜菜→莜麦是甜菜产区适宜的倒茬方式。