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通过对1996年至2001年黄淮海平原各县域氮肥投入量对作物生物学产量的影响的相关分析，得出以下结论：随着化学氮肥施用量的增加，作物产量和氮素吸收量逐步增加，但单位氮素的增产量及边际效应却逐步降低。未被作物利用的那些氮素，用于强化土壤中各个通道的氮循环了。因而，一方面土壤中残留氮的总量增加，能促进土壤中各种微生物活动，土壤氮素释放量和作物单产的增加。随着对农田施氮量的增加，同时也增加了土壤向气圈和水圈的氮素耗散，强化了能引起氮损失的各个通道。因此，一般说对农田施氮量越高，氮循环强度也越高。与此相应，将形成作物高产和氮素低效高损耗这样两个方面相互相成的效应，反之亦然。
为了更准确的证明氮肥投入量对作物产量的影响，我们选取了对三个具有代表性的县昌平，荣阳和响水地区的氮肥投入量与作物产量进行具体的研究，随着氮肥投入量的增加，作物生物学产量先是上升，达到最高点后出现下降的趋势.氮肥施用的经济效益将出现三个阶段：边际产值大于边际成本，边际产值等于边际成本，边际产值小于边际成本.当边际产值大于边际成本时，边际利润大于0，增施氮肥可增加利润，当边际产值等于边际成本时，边际利润为0，此时可获得最大利润。当边际产值小于边际成本时，继续增加氮肥的施用会减少利润，所以在边际产值等于边际成本时为经济最佳施肥点。
利用河北辛集市和北京昌平区的19年长期肥料试验，研究单施氮肥对土壤碳素含量的直接影响和间接影响。得出结论：无论是单施氮肥、氮磷肥配施还是氮磷钾配施相对于无肥区而言，各层土壤有机碳的增加都表现为正效应，而且也能够显著提高浅层土壤轻组有机碳含量。在作物生物学产量方面，施肥条件下的作物生物产量要明显高于不施肥条件下的产量，而氮磷肥配施条件下的作物生物产量又要明显高于单施氮肥条件下的作物生产学产量，肥料的施用对作物生物学产量的影响和对土壤有机碳含量的影响是呈正向变化的，生物学产量越高，土壤中的有机碳含量也相应的增加。
通过分析影响土壤碳氮循环的因素，如农田有机质、土壤碳氮比等因素，对土壤碳氮循环模型进行研究。由2005年苜蓿和黑麦草的土壤碳氮关系的分析可知土壤中全氮含量与全碳含量是呈正相关的，随着全氮含量的增加其有机碳含量也在线性增加，含氮量越高相应的含碳量也越高。