【目的】通过探讨春玉米土壤物理性状、根系动态变化、产量等对不同农学管理模式的响应,为优化玉米高产高效栽培技术提供理论依据。【方法】以先玉335为供试品种,进行了三年大田定位试验,对种植密度、肥料施用、土壤耕作三项关键技术进行优化组合。设计了4种模式:1)按照当地农户习惯,种植密度5.0万株/hm²,一次性施用化肥N 225、P₂O₅ 82.5、K₂O 67.5 kg/hm2,灭茬旋耕（CK）;2)种植增密至6.0万株/hm²,化肥用量为N 190、P₂O₅ 75、K₂O 82.5 kg/hm²,氮肥分两次施用,播前和拔节期分别施78和117kg/hm2,基施有机肥15000 kg/hm2及中微肥60 kg/hm2,灭茬旋耕（Opt-1）;3)种植密度7.0万株/hm²,施化肥量为N 300、P₂O₅ 120、K₂O 120 kg/hm²,氮肥分三次施用,播前、拔节和抽雄期分别施用120、120、60 kg/hm2,磷肥和钾肥分两次施用,播前和拔节分别施用96和24 kg/hm2,基施有机肥15000 kg/hm²及中微肥150 kg/hm²,拔节期深松（Opt-2）;4)施化肥N225、P₂O₅ 90、K₂O 90 kg/hm²,氮肥分三次施用,播前、拔节和抽雄期分别施用90、90、45 kg/hm²,磷肥和钾肥分两次施用,播前和拔节分别施用72和18 kg/hm²,有机肥、中微肥和种植密度同Opt-2（Opt-3）。调查了产量构成、氮素吸收、0—60 cm土壤物理性状和根系动态变化。【结果】产量主要是依靠收获穗数的增加来实现,Opt-1、Opt-2、Opt-3处理下的产量分别较CK高12.1%、15.3%和13.9%。与Opt-3处理相比,Opt-2处理氮肥用量增加33.3%,吸氮量仅增加6.9%,且多集中于茎叶,产量未增加。Opt-2、Opt-3处理在拔节期深松后,吐丝期和乳熟期固相比例有所下降,尤以乳熟期较为显著,平均各土层分别降低了8.8%和7.4%,进而增加了0—40 cm耕层土壤的通透性。Opt-1、Opt-2、Opt-3处理在0—10 cm土层根长、根重和根表面积均显著高于CK,在30—40 cm土层Opt-2、Opt-3处理的根长和根表面积比CK分别增加36.6%、44.6%和34.9%、37.1%;与CK相比,Opt-1、Opt-2、Opt-3处理在玉米吐丝期0—60 cm土壤硝态氮残留量分别减少45.7%、31.0%、23.2%,且处理间差异显著。Opt-2和Opt-3处理在12展叶期进行深松追肥后促进了硝态氮的下移。【结论】通过增密、调肥、深松三项技术措施的集成优化,提高了0—40 cm耕层土壤的通气性,促进了玉米根系下扎且充分生长,吸收利用了0—60 cm土层中的硝态氮,进而显著增加了产量和肥料利用率。通过调整施肥量,补充有机肥和中微量元素,氮磷钾肥分两次施用并结合拔节期深松,其产量和吸氮量较目前广泛使用的栽培模式增幅分别为13.9%和9.5%,是较优的栽培技术模式。