摘要：优化华北平原农田土壤的施肥措施，实现维持农田作物产量、提升土壤肥力的同时减少温室气体排放。[方法] 基于长期定位试验观测数据，选取氮磷钾化肥（NPK）、有机肥配施化肥（NPKM）和单施有机肥（OM）三个试验处理来评价和验证过程模型（SPACSYS）对不同施肥措施下的作物产量、土壤有机碳（SOC）和土壤全氮（TN）储量及土壤CO2和N2O排放动态变化的模拟效果，并预测至2050年不同施肥情景和肥料配施情景下作物产量、SOC、TN储量及土壤CO2和N2O排放量。[结果] 统计分析结果表明，SPACSYS模型的小麦和玉米产量模拟值与实测值的相关系数R2为0.63～0.78，RMSE为3.78%～4.86%，EF为0.59～0.73；土壤有机碳和全氮储量模拟值与实测值的R2为0.73～0.89，RMSE为2.69%～3.79%，EF为0.67～0.82；土壤CO2和N2O排放量模拟值与实测值的R2为0.16～0.80，RMSE为4.03%～9.99%，EF为0.24～0.78，相关性均达到显著水平，表明SPACSYS模型模拟值的可靠性和准确性较高。利用该模型进行预测，结果显示到2050年，在当前施氮水平下，减氮50%会显著降低玉米产量约9%；减氮25%，与单施化肥处理相比，有机肥配施化肥处理和单施有机肥处理分别显著提高SOC年均储量约31%和62%，提高TN年均储量约18%和6%，而CO2和N2O年均排放量均没有显著增加。[结论] SPACSYS模型可以模拟中国华北平原典型农田冬小麦-夏玉米轮作体系的农作物产量、SOC和TN储量以及土壤CO2和N2O的排放情况。但是模型低估了OM处理的全氮储量，下一步研究需对模型做相应改进。至2050年，施用化肥和有机肥均可不同程度地提高有机碳和全氮储量，且该地区可适当降低氮肥施用量（减氮25%），并采用有机肥配施化肥或单施有机肥的方式来维持作物产量、提升土壤肥力，同时降低温室气体排放。

关键词：施肥 土壤有机碳 土壤全氮 温室气体 spacsys模型 

单位：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/耕地培育技术国家工程实验室; 北京100081; 中国科学院地理科学与资源研究所/生态网络观测与模拟重点实验室; 北京100101; 贺州学院食品与生物工程学院; 广西542899