为探究适宜施氮量对冬小麦产量和氮素利用效率协同提高的作用机制，以强筋小麦品种丰德存麦5号为试验材料，设置施氮量0 kg·hm^-2（N0）、180 kg·hm^-2（N180）和300 kg·hm^-2（N300）3个处理，分析了施氮量对冬小麦茎秆节间形态特征、节间维管束结构、干物质和氮素积累转运及产量和氮利用效率的影响。结果表明，施氮增加了小麦茎秆节间直径、大维管束数目（NBV）(倒三节间除外)、大维管束平均面积（MABV）、大维管束总面积（TABV）、小维管束数目（NSV）、小维管束平均面积（MASV）和小维管束总面积（TASV）。与N0处理相比，N180和N300处理下节间直径增幅分别为14.80%～29.95%和10.80%～29.41%,NBV增幅分别为3.35%～28.39%和1.05%～17.91%,NSV增幅分别为17.32%～41.69%和13.25%～33.31%,MABV增幅分别为4.49%～20.10%和3.75%～9.91%,TABV增幅分别为8.19%～48.87%和5.10%～27.58%,MASV增幅分别为1.94%～20.47%和0.49%～15.53%,TASV增幅分别为41.50%～59.79%和19.76%～50.67%。施氮提高了开花期营养器官干物质和氮素积累量，显著增加了花前干物质转运量、花后干物质积累量、花前氮素转运量及其对籽粒氮素的贡献率，且均以N180处理最高。与N0处理相比，N180和N300处理的产量分别提高271.95%和215.81%,穗数分别增加195.29%和147.38%,穗粒数分别增加40.87%和34.42%。与N300处理相比，N180处理的氮素利用效率、氮素吸收效率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力均增加。综合来看，本试验条件下，施氮量180 kg·hm^-2有利于冬小麦节间增粗和维管束发育，可促进花前干物质和氮素在花后向籽粒的转运，从而实现产量和氮素利用效率协同提高。