玉米作为我国第一大作物,超高产纪录不断刷新,但高产与高效不能同步实现的矛盾日益突出,因此,在不断突破单产的同时实现肥料资源的高效利用是同时实现高产高效的关键。本研究以试验筛选出的氮高效与氮低效自交系及测配的杂交组合及超高产杂交种为研究对象,分析了自交系与杂交组合亲本间氮效率的遗传特性,筛选出高产氮高效自交系和强优势组合;明确了提高杂交组合产量与氮效率的关键因素;明确了氮高效型杂交种的碳氮积累特性、穗三叶特性并建立了氮高效利用评价指标体系,得到以下主要研究结果:1.以耐低氮胁迫指数和高氮下产量为依据,筛选出3个高效型品种:郑单958、金山27、郑单17,采用相同方法筛选出高效型自交系6个:黄C、478、郑58、四387、PH6WC、Mo17,高效型组合4个:黄C×Mo17、郑58×178、四387×昌7-2、K12×PH6WC。综合杂交组合的氮效率类型、配合力及杂种优势表现,筛选出优势组合3个:郑58×178、吉853×昌7-2、444×昌7-2。2.以自交系及测配的杂交组合为材料,明确了亲本与组合间氮效率相关指标的遗传特性及亲子相关性。不论是否施氮,穗三叶含氮量均是重要的筛选指标,其狭义遗传力属高度遗传力,且与母本相关显著。此外,不施氮时,完熟期全株总氮也是重要的筛选指标,施氮后,子粒含氮量也是重要的筛选指标。亲子相关分析表明,培育低氮高效基因型时,选择吐丝期叶绿素SPAD值高的亲本做父本,而穗三叶含氮量、完熟期全株总氮、子粒含氮量高的亲本做母本,能更有效地配制出氮高效组合。培育高氮高效基因型时,选择灌浆叶绿素SPAD值、穗三叶含氮量、完熟期全株总氮高的亲本做母本,而吐丝期叶绿素SPAD值高的亲本做父本,更能有效地配制出氮高效组合。3.增施氮肥有效增加了花后穗三叶含氮量和氮素转移量,延长了叶片光合功能期,提高了花后光合物质生产能力。高效型杂交种的光合速率、气孔导度、吐丝后15d穗三叶NR活性、可溶性蛋白含量、穗三叶的含氮量及转移量较杂交组合具有显著优势,而杂交组合叶绿素SPAD值下降迅速,气孔导度低,导致光合速率低,高效型杂交种在生育后期更具有光合潜力,这是实现高产高效的关键,高效型杂交种与组合光合特性、氮素同化、氮积累与转移性质的差异,最终体现在产量(氮效率)上。4.不论是否施氮,高效型杂交种的花前、花后及植株氮积累量均较高,均以花前氮积累为主,且子粒、茎叶氮积累量均高于组合,花后根系吸收氮均是子粒氮素的主要来源。不施氮时,组合与杂交种氮效率的差异在于吸收效率。杂交组合产量低的主要原因是粒数不足,粒重低,二者子粒产量的差异主要在于花后光合作用积累,而组合光合作用显著低于杂交种,子粒产量的差异主要在于花后光合碳量,植株氮积累的差异主要在于花后氮积累,子粒氮来源的差异主要在于花后根系供氮量,高效型杂交种具有“后期高吸收”特性。施氮后,高效型杂交种与组合氮效率的差异主要在于吸收效率。组合产量低的主要原因之一是穗数少,粒数不足,粒重低,高氮高效育种中,应在增加密度(亩穗数)的基础上注重对穗粒数、穗粒重的选择。组合的花前干物质转运和花后光合作用均显不足,二者子粒产量的差异在于花前干物质转移与花后光合作用积累,植株氮积累的差异在于花前与花后氮积累,子粒氮来源的差异在于花前氮转移量和花后根系供氮量,高效型杂交种子粒氮素来源具有“前期高积累后期高吸收”特点。5.不论施氮与否,完熟期全株干重、吐丝期穗三叶含氮量、花前氮积累量、穗位叶光合速率、吐丝后15d穗三叶NAR均是重要的筛选指标,同时不施氮时子粒含氮量也是重要的筛选指标。