氮肥利用率低是华北平原夏玉米生产的主要问题之一，造成生产成本偏高、资源浪费、环境污染。前期研究发现通过优化施肥可显著提高氮肥利用效率。本研究以玉米和农田组成的土-植系统为研究对象，通过系统测定夏玉米吸氮和土壤供氮时空动态变化，明确夏玉米2 m土体中土壤供氮及其构成变化规律、目标产量下作物需氮规律及吸氮关键期，通过施氮策略对土壤供氮与玉米需氮进行耦合调整，提高氮肥的利用效率。借助同位素示踪方法（大田和盆栽）、地上地下部结合、土壤与植株分析结合、田间测定和室内分析结合的方法，揭示夏玉米氮素高效利用的生理机制。在此基础上，构建华北平原夏玉米土壤供氮和玉米玉米需氮的高效耦合机制，建立氮肥高效利用的技术模式，并进行技术验证，减少氮肥流失，从而降低生产成本、保护生态环境。为玉米高产优质和氮肥高效利用提供理论指导和技术支撑。