以玉米产量和水肥资源利用效率协同提高为目标，于2009-2011年在陕西榆林设置4种玉米栽培模式进行试验，模式1：农户种植模式；模式2：高产高效栽培模式（目标：产量和水肥资源生产效率均提高10%-15%）；模式3：创高产模式（目标：产量增长30%以上）模式4：再高产高效栽培模式（目标：产量和水肥资源生产效率均提高30%-50%），通过分析产量、水肥利用效率、叶片光合性能和干物质积累与转运及其相关指标，对3种栽培模式进行分析和验证，探索并明确玉米产量和水肥资源利用效率协同提高的生理机制和生理基础。主要研究结果如下：1、3年4种栽培模式春玉米籽粒产量差异均表现为模式3＞模式4＞模式2＞模式1，与模式1相比，模式2增幅为11.21%-22.49%，模式3增幅为36.34%-52.41%，模式4增幅为34.88%-45.99%，均达到极显著水平（P＜0.01）。模式2、模式3和模式4均实现了提高产量的试验目标。产量构成要素中，单位面积有效穗数的显著提高是模式2、模式3和模式4共同实现增产的关键途径。2、3年4种栽培模式春玉米水分利用效率均表现为模式3＞模式4＞模式2＞模式1，与模式1相比，模式2增幅为14.87%-22.46%，模式3增幅为36.36%-52.4%，模式4增幅为34.83%-45.97%，均达到极显著水平（P＜0.01）。模式2和模式4均实现了提高水分利用效率的试验目标。3、3年4种栽培模式春玉米氮肥利用效率（PFPN）差异均表现为模式2＞模式4＞模式1＞模式3，与模式1相比，模式2增幅为11.19%-22.47%，模式3增幅为-31.84%--23.81%，模式4增幅为1.14%-9.49%。模式2实现提高氮肥利用效率的试验目标，模式4未实现提高氮肥利用效率的试验目标。4、3年4种栽培模式春玉米全生育期叶面积指数、光合势积累、SPAD值、单位面积净光合速率、气孔导度和蒸腾速率、花后作物生长率、干物质积累量、营养器官开花前贮藏物质转运量、转运率及其对籽粒的贡献率和玉米开花后干物质同化量差异均表现为模式2、模式3和模式4＞模式1。模式2、模式3和模式4共同表现增产和提高水分利用效率的生理基础是春玉米具有光合效率高、功能期较长的高产群体，形成了合理的群体结构，营养器开花前贮藏物质转运量大且转移能力强，开花后干物质同化量大。5、3年4种栽培模式春玉米氮素的干物质生产效率和氮素的开花后干物质同化量生产效率差异均表现为模式2＞模式1＞模式4＞模式3；氮素的营养器官开花前贮藏物质转运量生产效率差异均表现为模式2、模式4＞模式1＞模式3。模式2提高氮肥利用效率的生理基础在于春玉米具有较高的氮素的干物质生产效率、氮素的开花后干物质同化量生产效率、氮素的营养器官开花前贮藏物质转运量生产效率和氮素的营养器官开花前贮藏物质转运效率。模式3和模式4氮素的干物质生产效率、氮素的开花后干物质同化量生产效率、氮素的营养器官开花前贮藏物质转运量生成效率和氮素的营养器官开花前贮藏物质转运效率低是其氮肥利用效率不高的原因。6、在现有基础上，与模式1相比，模式2可实现产量和水肥资源生产效率协同提高10%-15%的试验目标；模式3可实现玉米增产30%以上的试验目标；模式4可实现产量和水分利用效率协同提高30%-50%的试验目标，但未实现提高氮肥利用效率30%-50%的试验目标。