挖掘作物根系对氮肥吸收与利用的生物学潜力是提高氮肥利用效率,实现减氮增产的重要途径之一。本研究以新老年代典型玉米品种单交种及其亲本自交系为材料,在两个施氮水平下(0和150kg N hm^-2),从新老两个年代、高低两个氮效率两个角度,系统分析玉米根系构型及其杂种优势的变化特征,并解析根系构型及其杂种优势演变与氮肥利用效率及其杂种优势演变的关系。主要研究结果如下:（1）氮高效品种具有“陡、密、深”的根系构型特点。支柱根角度（BA）增高了8°、冠根角度（CA）增加了5°（陡）;冠根条数（CN）平均增加了5条,支柱根冠根分支数（BB、CB）平均增加了5个分支（1cm范围）（密）;95%累积根重深度（D95）增加,根系下扎深度增加了5cm（深）。（2）根系构型指标具有杂种优势,支柱根冠根分支数（BB、CB）、95%累积根重深度（D95）具有正向杂种优势,而支柱根冠根角度（BA、CA）、支柱根冠根条数（BN、CN）具有负向杂种优势,现代品种根系构型杂种优势较早期品种增加,但都利于花前氮吸收和积累,是现代品种表现较高氮肥生理效率杂种优势进而表现较高氮肥利用效率杂种优势的重要生理基础。（3）随着玉米品种的更替,氮肥利用效率提高,玉米冠根角度的增大和冠根数量的增多明显促进了根系下扎;支柱根角度、冠根角度和冠根数量的增加是其花前吸收和积累较多氮素的根本原因,这是其具备较高花后氮素转运效率（生理效率）即较高NIE的前提。