La aplicación única de urea mezclada (BU), que combina urea de liberación controlada (CRU) y urea sin recubrimiento, ha demostrado ser una estrategia prometedora para la gestión del nitrógeno (N). Sin embargo, la sostenibilidad a largo plazo de la mezcla de urea sigue siendo en gran medida inexplorada. Para evaluar si una sola aplicación de urea mezclada podría reemplazar efectivamente las aplicaciones divididas de urea sin recubrimiento, se llevó a cabo un experimento de campo a largo plazo en la Llanura del Norte de China (NCP). Los resultados indicaron que, en comparación con la urea común (CU) a la tasa óptima de N (180 kg N ha), BU logró rendimientos de grano, absorción de N y eficiencia de uso de N (NUE) comparables (61% frente a 62). BU exhibió un 12% más de stock de nitrógeno orgánico en el suelo de 0-20 cm y un 9% más de stock de carbono orgánico en el suelo (C). Además, BU redujo las pérdidas de N reactivo (Nr) en el ciclo de vida y la huella de N en un 10%, y disminuyó las emisiones de gases de efecto invernadero (GHG) y la huella de C en un 7%. Desde una perspectiva de análisis económico, BU demostró una rentabilidad privada comparable y un 3% mayor beneficio económico del ecosistema. Por lo tanto, BU bajo la tasa óptima de N tiene el potencial de sustituir las aplicaciones divididas de urea común a largo plazo y puede considerarse una estrategia sostenible de gestión del N para la producción de trigo y maíz en la NCP.