为探讨长期秸秆还田的耕作制度下,在农户常规追氮量基础上减追多少氮肥能够显著优化玉米农艺性状,提高玉米光合性能,延缓叶片衰老,改善根系构型,提高产量及籽粒含氮量,增加氮肥经济效益。本试验以品种为主因素、拔节期追氮量为副因素,采用裂区区组设计,3次重复。采用9个春播中晚熟紧凑型玉米品种,拔节期追施4种不同氮肥量:B1:0 kg/hm2（对照处理）;B2:300 kg/hm2（较常规减追50%,折合纯氮138 kg/hm2）;B3:450 kg/hm2（较常规减追25%,折合纯氮207 kg/hm2）;B4:600 kg/hm2（常规处理,折合纯氮276 kg/hm2）,追肥为尿素（含氮量46%）。结果表明:1、玉米株高、穗位高、棒三叶叶面积均随追氮量的增加呈现出单峰变化趋势,在B3处理下达到最高值。B3处理下玉米株高、穗位高、棒三叶叶面积极显著高于B1处理,分别高7.1%、5.8%、16.1%。2、玉米茎秆、叶片、根系及雌穗生物量均随着追氮量的增加呈现出单峰变化趋势,在B3处理下达到最高值,叶鞘生物量在B2处理下达到最高值,均在B4处理下达到最低值,反映出高氮对各部分生物量的抑制效应。B3处理下茎秆、叶片、根系及雌穗生物量极显著高于B4处理,分别高50.1%、20.9%、44.5%、60.2%。B3处理下地上部分生物量极显著高于B4处理,高41.4%。3、穗部叶片光合速率及蒸腾速率随追氮量的增加一直增加,SPAD值随追氮量的增加呈单峰变化趋势。B4处理下玉米穗部叶片光合速率及蒸腾速率极显著高于B1处理,分别高38.6%、55.1%。B3处理下玉米穗部叶片SPAD值极显著高于B1处理,高24.1%。4、穗部及底部光强光质分布特征值均随追氮量的增加呈先降低后升高的趋势,在B3处理下达到最低值。B1处理下玉米穗部及底部叶片平均倾角极显著高于B3处理,分别高167%、70.5%。B1处理下玉米穗部及底部叶片散射辐射透过率极显著高于B3处理,分别高80.1%、100%。5、穗位叶POD与SOD酶活性均随追氮量的增加呈一直上升趋势,B4处理下穗位叶POD与SOD酶活性极显著高于B1处理,分别高104%、56.9%。穗位叶MDA含量均随追氮量的增加呈先降低后升高的趋势,在B3处理下达到最低值,极显著低于B1处理,低42.7%。6、表层根系构型指标值均随追氮量的增加呈单峰变化趋势,在B3处理下表层根长、根表面积、根平均直径、根体积、根尖数均极显著高于B1处理,分别高39.0%、63.0%、17.4%、35.7%和34.3%。7、玉米籽粒产量随追氮量增加呈单峰变化趋势,在B3处理下产量极显著高于B1处理,高18.5%。关键特征指标筛选时发现,株高、穗位叶光合性能、穗部及底部光强光质分布特征、表层根系构型以及穗位叶保护酶活性与产量的相关性达到显著水平,决定系数R2=0.87。玉米籽粒含氮量随追氮量的增加呈现出一直升高的趋势,但随追氮量的增加籽粒含氮量的增加幅度变小。B4处理下籽粒含氮量极显著高于B1处理,高39.5%。籽粒含氮量的关键特征指标筛选时发现,植株性状、茎秆生物量、穗位叶光合性能、穗部及底部光强光质分布特征、穗位叶保护酶活性以及表层根系构型与籽粒含氮量的相关性达到显著水平,决定系数R2=0.87。在山西中晚熟玉米种植区长期秸秆还田的耕作制度下,在常规追氮量（600 kg/hm2）的基础上减追25%氮肥（即在拔节期追施氮肥450 kg/hm2）能够优化农艺性状、增强穗部叶片光合性能,优化穗部及底部光强光质分布,延缓穗位叶衰老,改善表层根系构型,提高含氮营养物质向籽粒的转移量,有利于氮肥经济效益的提升,减少氮淋失对土壤生态的影响,从而增加玉米的经济、社会及生态效益。