氮肥运筹对稻茬小麦土壤硝态氮含量时空分布和氮素利用的影响

研究了不同氮肥运筹对土壤硝态氮时空分布及小麦氮肥利用效率的影响。结果表明,小麦氮素利用效率随施氮量的增加而显著降低,增加追肥比例提高了产量和氮肥利用效率,品种间趋势一致。0～60 cm土层土壤硝态氮含量冬前最高,随着生育进程而逐渐降低。随施氮量增加土壤硝态氮含量升高,特别是下层土壤硝态氮含量在施氮处理下更为明显。从播种至成熟,不施氮处理土壤氮素出现了表观亏缺,施氮处理均表现氮素盈余,且随施氮量的增加而增加。因此,在小麦生产中应避免在播种时一次性大量施用氮肥,而分期施肥有利于小麦吸收利用,并且可以减少深层土壤硝态氮的累积。     

玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦土壤氮素表观盈亏及产量的影响

【目的】以秸秆还田定位试验为平台,探讨玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量、土壤硝态氮积累、氮素表观盈余和氮肥利用率的影响规律,明确砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季的最佳施氮量。【方法】试验以秸秆处理为主区,设秸秆还田和秸秆移除2个水平;施氮量为副区,设6个水平,分别为0、162.0、202.5、243.0、283.5、324.0 kg/hm2。测定了冬小麦播种前、拔节期、成熟期地上部植株含氮量,土壤0—20、20—40和40—60 cm硝态氮含量,小麦产量以及籽粒氮含量,计算了冬小麦生育期土壤的氮素表观盈余,小麦基施和追施氮肥的利用效率以及不同阶段的氮素盈余。【结果】玉米秸秆还田后小麦增产365 844 kg/hm2,增产率为4.2%9.3%,尤其以配施243.0 kg/hm2的增幅最高,产量达9858 kg/hm2。小麦整个生育期,秸秆还田显著增加了0—60 cm土层的土壤硝态氮累积量,而秸秆移除条件下,土壤硝态氮累积量与氮肥施用量相关,高量氮肥增加了硝态氮累积量,N施用量高于243.0 kg/hm2时,硝态氮累积量较小麦播种前增加19.8%28.6%。施氮均显著增加了植株氮素积累量;小麦播种到拔节期,植株的氮素积累量随基肥比例的增加而增加。小麦生育期不施氮处理表现为氮素亏缺,施氮处理显著增加了0—60 cm土层的土壤氮素盈余量,且随基肥、追肥量的增加而增加,盈余值每增加100.0kg/hm2,秸秆还田配施氮肥和单施氮肥的土壤剖面硝态氮积累量就会分别增加74.2和91.4 kg/hm2。秸秆还田配施氮肥提高了氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率、籽粒氮肥吸收利用率,特别是在高氮肥时,基肥和拔节肥的利用率显著高于单施氮肥。在施氮处理间、相同氮肥施用下秸秆还田和移除处理间氮素收获指数均无显著差异。氮肥表观回收率随施氮量的增加而降低,基肥表观回收率显著高于拔节肥表观回收率。【结论】秸秆还田和施氮水平对小麦植株氮素的吸收转运没有显著影响,但可提高基施和追施氮肥的利用率,可增加土壤0—60 cm土层中硝态氮的含量。综合各项指标,冬小麦生长季玉米秸秆全量还田适宜的氮肥配施量为202.5 243.0 kg/hm2。     

缓 /控释肥条施对春玉米产量、吸氮量与氮平衡的影响

为实现宁夏引黄灌区春玉米一次性施肥目的,同时提高作物产量和氮肥利用率,降低环境污染风险。以晋单73春玉米为供试作物,在宁夏引黄灌区通过田间试验研究了不施肥(CK)、农民习惯施肥(CON,N 360kg/hm~2,基肥N∶追肥N=60%∶40%)、普通复合肥(CF,15-15-15,N 240 kg/hm~2,一次性条施)、缓释肥(SRF,22-8-6,N 240 kg/hm~2,一次性条施)、控释掺混肥(BB,17-20-8,N 240 kg/hm~2,一次性条施)5个施肥处理对春玉米产量、氮素吸收利用、土壤无机氮残留和氮素表观平衡的影响。结果表明,与CON处理相比,SRF和BB处理下子粒产量分别显著提高了19.2%和20.0%,收获指数显著增加了0.04和0.07。相对于CON和CF处理,SRF和BB处理能显著促进春玉米子粒和地上部对氮素吸收累积。缓/控释肥条施明显降低0～100 cm土壤剖面硝态氮残留,而CON处理下硝态氮可淋洗到60～100 cm深层土壤。氮肥为主要氮素输入来源(N 240～360kg/hm~2),其次为试验前0～100 cm土体N_(min)残留(N 200.0 kg/hm~2);玉米地上部吸氮量为氮素主要输出项(N 172.4～292.7 kg/hm~2)。相对于CON处理,SRF、BB处理土壤N_(min)残留量、氮素表观损失分别显著降低了62.8%和56.2%、23.9%和42.0%。与SRF、BB处理相比,同等施氮量下,CF处理造成氮素表观损失高达150.0kg/hm~2,氮素表观盈余率为70.8%。不同施肥处理下春玉米当季氮肥表观利用率为16.6%～50.1%,SRF、BB较CON处理提高了2.7～3.0倍,且其氮素表观盈余率分别降低到54.5%和49.8%。因此,与农民习惯施肥相比,缓/控释肥均可实现一次性条施,同时显著提高春玉米子粒产量,促进作物氮素吸收利用,降低土壤无机氮残留和氮素表观损失,节约氮肥30%以上。     

土壤高残留氮条件下施氮对夏玉米氮素平衡、利用及产量的影响

土壤残留氮是不容忽视的土壤氮素资源.通过田间小区试验研究了土壤高残留氮下不同施氮量(0、80、160、240和320 kg/hm2)对夏玉米土壤硝态氮积累、氮素平衡、氮素利用及产量的影响,分析了夏玉米的经济效益.结果表明,土壤剖面硝态氮积累量随施氮量的增加而增加,且施氮处理硝态氮积累量显著高于不施氮处理;各施氮处理土壤硝态氮在0-60 cm土层含量最高,在0--180 cm剖面呈先减少后增加的变化趋势.不施氮处理夏玉米收获后土壤无机氮残留量高达378 kg/hm2,随施氮量的增加,无机氮残留和氮表观损失显著增加.作物吸氮量、氮表观损失量与总氮输入量呈显著正相关,总氮输入量每增加l kg作物吸氮量增加0.156 kg,而表观损失量增加0.369 kg,是作物吸氮量的2.4倍.高残留氮土壤应严格控制氮肥用量,以免造成氮素资源的大量浪费.夏玉米籽粒吸氮量随施氮量的增加呈增加的趋势,氮收获指数呈降低的趋势.氮肥农学效率、氮肥生理利用率、氮肥利用率和氮素利用率在施氮量80 kg/hm2时最高,随施氮量的增加降低;增施氮肥能降低高残留氮土壤中氮肥的增产效果和利用率.综合考虑产量、氮素利用和环境效应,N 80 kg/hm2是氮素高残留土壤上玉米的合理施氮量.     

氮肥减量后移对玉米产量和氮素吸收利用及农田氮素平衡的影响

田间试验研究了不同土壤氮素供应水平和底追比例对玉米籽粒产量、土壤硝态氮和农田氮素平衡的影响.与农民习惯施肥(N 240 kg·hm-2,基肥和大喇叭口追肥为1∶2)相比,氮肥减量10％(N 216 kg· hm-2)和20％ (N 192kg·hm-2)处理的玉米产量并没有降低,而氮肥利用效率显著增加.氮肥减量后移可使耕层无机氮供应较好地与作物吸收同步,降低收获期0～100 cm土层的硝态氮积累,减少氮素的田间表观损失,提高氮肥利用效率.在本试验条件下,氮肥减量20％(N 192 kg·hm-2),基追比例1∶3∶1处理的植株产量、地上部植株氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率均较高,0～100 cm土层未出现硝态氮明显累积,氮素表观损失量最少,是最佳施氮运筹模式.     

氮肥减量后移对土壤氮素供应和夏玉米氮素吸收利用的影响

采用田间试验研究了氮肥减量后移对土壤氮素供应和夏玉米氮素吸收利用的影响。结果表明,与农民习惯施肥（N 240 kg/hm2,基肥和大喇叭口追肥为1∶2）相比,氮肥减量后移（N 168 kg/hm2,基肥、大喇叭口肥和吐丝肥为1∶3∶1）处理的产量、植株干物质积累量、植株氮积累量和积累速率均没有降低,而氮肥利用率显著增加。氮肥减量后移可使耕层无机氮供应较好地与作物吸收同步,降低收获期0—100 cm土层硝态氮积累,减少氮素的田间表观损失。基于夏玉米不同生育阶段的氮素吸收特征进行氮肥减量后移可节省氮肥30%,是较为理想的氮素施用方式。     

日光温室白萝卜生产系统的氮素利用与平衡研究

在日光温室条件下,研究了不同氮素供应水平对白萝卜（Raphanus sativus L．）氮素利用和土壤硝态氮累积动态,并对土壤-作物体系的氮素表观平衡进行了评估。结果表明,随氮肥用量的增加,白萝卜产量和干物质累积量均没有显著升高,但根块内富集的硝酸盐含量显著增加。增施氮肥对白萝卜维生素C（Vc）,可溶性糖和可溶性蛋白含量没有显著影响;随施氮量增加白萝卜根块氮素吸收量显著增加,当季氮肥利用率降低;当氮肥用量低于推荐施氮量（有机肥＋200kg urea—N·hm^-2）时,整个白萝卜生长期,根层（0～60cm）土壤硝态氮均处于耗竭状态。当施氮量高于推荐施氮量时,根层硝态氮下降幅度减小,并在播种30d以后呈上升趋势;土壤一作物体系中播前无机氮（Nmin）和氮肥投入是主要输入项,输出项中以土壤无机氮残留和作物吸收为主。随施氮量的增加,氮素表观平衡值和土壤残留Nmin明显增加。系统氮素盈余量随施氮量的增加而增加。结合当地地力条件,在有机肥和磷钾肥配施的基础上,秋冬季白萝卜施氮量应控制在200kg·hm^-2以内。     

长期不同施肥措施对雨养条件下陇东旱塬土壤氮素的影响

基于1978年开始的陇东旱塬定位试验,分析雨养条件下麦田0~100 cm剖面土壤氮素状况。设计6种试验处理:不施肥、氮肥、氮磷肥、氮磷配施秸秆、有机肥、氮磷配施有机肥。结果表明:有机肥、氮磷配施有机肥处理改善土壤氮素肥力效果优于其他施肥措施,0~40 cm土层全氮、碱解氮、无机氮含量均显著增加,其中0~20 cm土壤全氮较36年前平均提高了26.2%;氮磷配施秸秆处理土壤全氮及碱解氮显著高于对照,全氮与试验前持平或略有提升;氮肥、氮磷肥处理的耕层土壤全氮较试验前分别降低了13.1%和6.4%。氮肥处理深层土壤硝态氮明显较高,其他各施肥处理均能减少硝态氮下移。不同施肥处理改变了土壤的无机氮构成,有机肥与秸秆的作用有较大差异。结果说明不同施肥显著影响农田土壤氮素状况,施用有机肥是培育土壤氮库、而无机氮磷肥配合及有机无机配施是减少NO3--N下移的有效手段。     

长期不同施肥处理对土壤活性氮库的影响

通过长期肥料定位试验,对不同施肥处理下草甸黑土活性氮库中几种重要组分含量变化及其相互之间的比例关系进行研究.结果表明,氮肥施用能够增加土壤中无机氮含量,以土壤剖面中硝态氮含量变化为例,除NPK配施处理外,其它施氮处理在180-200 cm土层硝态氮含量均显著增加,N,.P,K配施减少了土壤剖面中硝态氮累积.土壤表层微生物态氮和固定态铵含量的变化不仅取决于氮素的投入量,还与其它因素有关,长期单纯施用氮肥土壤微生物氮含量并没有增高.而N,P配施的处理,土壤微生物氮含量较高.施用氮肥抑制了土壤中可矿化氮的含量,促进氮的矿化释放,增加了活性氮库中其它组分的含量;不同施肥处理表层土壤氮素矿化速率从高到低的顺序是:CKPKPKNPNPKNKN,不同施肥处理对硝化速率的影响大小按PCKKPKNPNPKNNK顺序排列.     

施氮对春玉米氮素利用及农田氮素平衡的影响

田间试验研究了玉米对不同土壤氮素供应水平下作物氮素吸收利用、土壤氮素供应以及农田氮素平衡的影响。结果表明,玉米产量随施氮量的增加而显著提高,当施氮量高于N 240 kg/hm2时,产量有减少趋势;氮素当季利用率随施氮量的增加逐渐降低。土壤中硝态氮含量在玉米整个生育时期呈现先迅速下降后缓慢升高的趋势;玉米成熟期,施氮处理的各层土壤中硝态氮含量显著高于不施氮处理,各层硝态氮含量基本随施氮量的增加而升高。适量施氮促进玉米对氮素的吸收和利用,进而提高玉米生物量和产量;过量施氮导致硝态氮在土壤中大量累积,提高了硝态氮淋溶风险。施氮处理显著提高了收获后土壤中残留无机氮(Nmin),土壤残留Nmin随施氮量的增加而增加;当施氮量高于N 240 kg/hm2时,残留Nmin有下降趋势。氮素表观损失随施氮量的增加而增加。在本试验条件下,综合产量、氮肥利用率和土壤硝态氮累积情况考虑,合理施氮量应控制在N 1802~40 kg/hm2左右。     

萝卜适宜施氮量和氮肥基追比例研究

运用15N示踪法研究了大田条件下不同氮肥用量与施肥方式对萝卜氮素吸收、分配及肉质根产量的影响。试验设置3个氮水平（0、 60和120 kg/hm2）和两种基追肥比例［基肥∶破肚期肥料∶膨大期肥料=50%∶20%∶30%（A）和30%∶20%∶50%（B）］,共5个处理,依次记作 N0、N60A、N60B、N120A、N120B。结果表明,在施N 0120 kg/hm2范围内,随氮施用量的增加,萝卜吸收的肥料氮素、土壤氮素数量及肥料氮在土壤中的残留量显著增加,氮素的吸收利用率和土壤残留率显著下降,氮素损失率显著增加。当氮用量为120 kg/hm2 时, N120A和N120B处理萝卜吸收的肥料氮素、土壤氮素及肥料氮在土壤中的残留量分别为30.50、 53.64、 14.88 kg/hm2和35.56、 56.61、 17.81 kg/hm2,采收期肉质根产量分别为67.6 t/hm2和72.5 t/hm2,比对应的低氮处理（N60A和N60B）分别增加64.07%和66.67%,且N120B处理萝卜氮素吸收利用率显著提高。因此,适量施氮并增加肉质根膨大期的施氮比例,可有效提高氮肥利用率,显著增加萝卜肉质根产量。在本试验条件下,施氮量为120 kg/hm2, 按照基肥∶破肚期肥料∶膨大期肥料比例30%∶20%∶50%进行施肥,是兼顾产量和氮肥利用效率的最佳氮肥运筹方式。     

玉米追氮对玉米∥大豆间作体系产量和土壤硝态氮的影响及其后茬效应

【目的】明确玉米条带不同追施氮量对间作作物产量、 吸氮量和土壤硝态氮动态变化的影响,并阐明间作系统不同施氮量的后茬农学效应和环境效应。【方法】玉米和大豆播种时均施用相同的基肥(其中氮肥用量为N 45 kg/hm2),根据大喇叭口期玉米条带追施氮量的不同(N 0、 75、 180 kg/hm2)设置三个处理(N0、 N75、 N180),并且大豆生育期间均不追施氮肥,然后实时监测玉米和大豆各个关键生育期的生物量和土壤硝态氮动态变化,并对比分析各处理的后茬冬小麦产量和土壤硝态氮残留量。【结果】随着玉米条带追施氮量的增加,玉米条带生物量、 产量和吸氮量均无显著变化,而且玉米追施氮量的多少对大豆生物量、 产量和吸氮量没有明显影响。间作种植系统土壤硝态氮含量受到追施氮量的影响,氮肥追施后,020 cm土壤硝态氮含量显著上升,但2040 cm土壤硝态氮含量变化不大。追施氮量越多,玉米条带和大豆条带的土壤硝态氮含量也越高,作物收获后土壤硝态氮残留量也越高,玉米条带追施N 180 kg/hm2的间作系统作物收获后土壤硝态氮含量高出其他两个处理12%~25%。此外,后茬作物冬小麦产量、 吸氮量并未随着前茬间作系统施氮量的增加而增加,但小麦收获后的0100 cm土壤硝态氮残留却随着前茬间作系统施氮量的增加而增大,相对仅施用基肥而不追施氮肥的间作系统,前茬间作系统追施氮肥导致后茬小麦收获后土壤(0100 cm)硝态氮残留量增加了22.38%~70.18%。【结论】针对玉米与大豆间作种植模式,只施用玉米基肥(其中氮肥用量为N 45 kg/hm2)而不追肥,或者在施用基肥的基础上,仅在玉米条带上追施少量氮肥(N 75 kg/hm2),不会影响间作体系产量,还可降低后茬小麦0100 cm土壤中的硝态氮残留。     

氮肥基追比例对测墒补灌小麦植株氮素利用及土壤氮素表观盈亏的影响

以中筋小麦济麦22为试材,在小麦拔节期和开花期0—40cm土层土壤相对含水量均补灌至70%和总施氮量为240kg/hm~2条件下,设置5个氮肥基追比例处理:0∶10(N1)、3∶7(N2)、5∶5(N3)、7∶3(N4)、10∶0(N5),研究测墒补灌节水栽培条件下氮肥基追比例对小麦植株氮素利用和土壤氮素表观盈亏的影响。结果表明:N3处理的植株氮素积累量、籽粒氮素积累量显著高于其他基追比例处理;营养器官氮素积累量、土壤矿质氮损失量、氮肥表观残留率和氮肥表观损失率显著低于其他处理。与N1、N2、N4、N5处理相比,N3处理的氮素生理利用率分别高33.22%,12.60%,11.54%,98.14%,籽粒氮素利用率高148.65%,56.48%,59.63%,229.29%,氮肥农学效率高96.52%,34.86%,37.64%,204.98%,氮素表观盈亏量分别低35.04%,13.82%,30.36%,29.30%。根据不同氮肥基追比例下各指标的相关系数分析表明,植株氮素积累量、籽粒氮素积累量、氮素生理利用率、籽粒氮肥利用率、氮肥农学效率与土壤硝态氮积累量、成熟期0—200cm土层土壤矿质氮残留总量均呈显著负相关。综上,氮肥基追比例为5∶5的N3处理为试验条件下的最优处理。     

氮肥用量及其基追施比例对烤烟氮素利用的影响

【目的】明确氮肥用量及基追肥比例对烤烟氮素吸收利用及氮素残留与损失的调控效应,提出提高氮肥利用率、降低氮肥损失的施氮策略。【方法】应用15N示踪技术,设置2个施氮量（90、60 kg/hm2）和2个基追肥比例（70%:30%、30%:70%）,共4种氮肥处理方式。基肥在烟田起垄时施入,追肥于移栽后30天施入。在烤烟伸根期、现蕾期和成熟期采集烟株样品,成熟期采集0-20和20-40 cm土层土壤样品,测定含氮量和15N丰度。成熟期计算烟叶产量和产值。【结果】施氮量由90 kg/hm2降至60 kg/hm2,烟株吸收的基肥氮、追肥氮、土壤氮及总氮量均降低,肥料氮占总吸收氮的比例由32.1%降至28.1%,土壤氮的比例由67.9%增至71.9%。基肥氮、追肥氮在土壤中残留量与损失量降低,肥料氮损失率降低26.9%,利用率提高11.3%。追肥比例由30%增至70%,基肥氮的吸收量降低,其占总氮的比例由15.1%降至9.6%,损失率降低52.9%,利用率提高21.7%。追肥氮的吸收量增加,其占总氮的比例由12.7%增至22.8%,残留率提高20.5%,利用率降低20.4%。肥料氮的吸收量增加,其占总氮的比例由27.8%增至32.4%,残留率提高19.9%,损失率降低49.7%,利用率提高20.6%。降低施氮量和增加追肥比例对产量、产值无显著影响。【结论】降低施氮量和增加追肥比例均能够减少肥料氮的损失,提高肥料氮的利用率。在本试验条件下,施氮量为60 kg/hm2且70%追施是兼顾生态效益和经济效益的最佳氮肥运筹方式。     

辽河平原地区长期施肥水稻土氮素矿化及其模拟的研究

采用长期淹水密闭——间歇淋洗培养方法和分析手段,研究了辽河平原地区连续16年长期不同施肥(不施氮肥、氮肥、氮肥+有机肥、氮肥+有机肥+放萍)水稻土氮素的矿化过程。结果表明长期不同施肥水稻土氮矿化量为N15.61～103.57mgkg-1,为全N的1.25%～5.66%;氮肥+有机肥处理土壤氮矿化量最高,占全氮比率最大,而氮肥处理土壤氮矿化量最低,占全氮的比率最小;氮矿化量与全氮、有机质、C/N之间呈显著相关关系(P<0.05)。选择有效积温式(EATM);一级反应式(One-pool模型);带常数项的一级反应式(Special模型),对实验数据进行拟合。非线性拟合结果表明Special模型明显优于One-pool模型和有效积温式(EATM)。分析表明Special模型能更为准确地描述长期不同施肥措施下水稻土有机氮素的矿化。     

东北春玉米连作体系中土壤氮矿化、残留特征及氮素平衡

通过2年田间试验,在2种肥力、3种氮肥施用水平(不施氮N0,中量施氮N1,高量施氮N2)下,研究了吉林省春玉米连作体系中土壤氮素的矿化、残留特征及氮素平衡,并比较了种植不同玉米品种的效应。结果表明,德惠高肥力土壤中氮素两季总矿化量为203 kg/hm2,是新立城低肥力土壤的2.7倍。中量氮(N1)处理,2试验点2年土壤累计的氮素残留量为103～112 kg/hm2,对环境威胁较小;高量氮(N2)处理,新立城低肥力条件下土壤的氮素残留量为174 kg/hm2,且有下移趋势,而在德惠高肥力条件下,土壤的氮素残留量仅为107 kg/hm2。在新立城低肥力土壤上,施氮量在氮素输入项中起主要作用,在氮素输出项中,作物携出量并不随输入量的增加而有显著的变化,从而导致氮素盈余随着施氮量的增加而显著增加。氮盈余主要以残留Nm in积累在土壤剖面中,变幅为34.0%～88.4%。在德惠高肥力土壤上,土壤矿化氮在2个施氮处理中分别占氮素输入的28.3%和36.5%,在氮素输出中,氮肥表观损失量显著高于新立城,且氮盈余中以表观损失为主,变幅为54.3%～70.8%,平均为65.5%。两个试验点的氮素表观损失可能主要是由生物固持作用引起的肥料氮向土壤氮的转换。不同玉米品种对氮素矿化和表观利用率有一定的影响,在优化施肥中应加以考虑。     

CONTRIBUTION OF SOIL MINERAL NITROGEN IN WHEAT PRODUCTION

A substantial amount of soil mineral nitrogen (Nmin) (NO₃—N + NH₄—N) exists in the effective rooting depth of most profiles. However, soil Nmin is usually not taken into account in fertilizer recommendations for crop production. The level of preplant-soil Nmin in the Cukurova region of Turkey is considerably high based on the high level of N application to many field and greenhouse crops. Therefore, soil Nmin was determined in the profiles of the wheat-field experiments, which were conducted at eight different locations. Nitrogen was applied in six rates as 1/2 at planting, 1/4 at tillering and 1/4 at booting stages. Wheat-grain yield was determined following harvest. Even though the yield was increased by the added rates of N, it was greater where the preplant soil Nmin values were measured as relatively high. Two years of results show that there are substantial amounts of soil Nmin in the profile, and it needs to be taken into account in fertilizer N recommendations.     

Excessive nitrogen application decreases grain yield and increases nitrogen loss in a wheat–soil system

Abstract

Excessive use of nitrogen (N) fertilizers in wheat fields has led to elevated NO₃-N concentrations in groundwater and reduced N use efficiency. Three-year field and ¹⁵N tracing experiments were conducted to investigate the effects of N application rates on N uptake from basal and topdressing ¹⁵N, N use efficiency, and grain yield in winter wheat plants; and determine the dynamics of N derived from both basal and topdressing ¹⁵N in soil in high-yielding fields. The results showed that 69.5–84.5% of N accumulated in wheat plants derived from soil, while 6.0–12.5%and 9.2–18.1% derived from basal ¹⁵N and top ¹⁵N fertilizer, respectively. The basal N fertilizer recovery averaged 33.9% in plants, residual averaged 59.2% in 0–200 cm depth soil; the topdressing N fertilizer recovery averaged 50.5% in plants, residual averaged 48.2% in 0–200 cm soil. More top ¹⁵N was accumulated in plants and more remained in 0–100 cm soil rather than in 100–200 cm soil at maturity, compared with the basal ¹⁵N. However, during the period from pre-sowing to pre-wintering, the soil nitrate moved down to deeper layers, and most accumulated in the layers below 140 cm. With an increase of N fertilizer rate, the proportion of the N derived from soil in plants decreased, but that derived from basal and topdressing fertilizer increased; the proportion of basal and top ¹⁵N recovery in plants decreased, and that of residual in soil increased. A moderate application rate of 96–168 kg N ha^?1 led to increases in nitrate content in 0–60 cm soil layer, N uptake amount, grain yield and apparent recovery fraction of applied fertilizer N in wheat. Applying above 240 kg N ha^?1 promoted the downward movement of basal and top ¹⁵N and soil nitrate, but had no significant effect on N uptake amount; the excessive N application also obviously decreased the grain yield, N uptake efficiency, apparent recovery fraction of applied fertilizer N, physiological efficiency and internal N use efficiency. It is suggested that the appropriate application rate of nitrogen on a high-yielding wheat field was 96–168 kg N ha^?1.