甘肃是我国春玉米主要的粮食生产基地,采用合理的密度进行种植、科学施用肥料是制约春玉米生长、产量形成的重要手段。本文选用先玉335为试验品种,设置了3个种植密度,分别为35000株/hm~2（D1）、55000株/hm~2（D2）、75000株/hm~2（D3）;4个氮肥施量,分别为0 kg/hm~2（N1）、180 kg/hm~2（N2）、225 kg/hm~2（N3）、270 kg/hm~2（N4）,共12个组合处理。在甘肃省定西市进行了田间试验,研究了种植密度和施氮量对春玉米生长指标、产量、水肥利用效率及土壤NO3--N残留的影响。同时收集气象数据,土壤数据和田间管理数据,结合春玉米实测数据,对改进DSSAT模型进行参数率定,评估了模型模拟精度。最后设置5组施氮方案,用校验后的模型进行春玉米生长模拟,进一步探讨了陇中地区农田生态系统维持较高产量的施氮措施。主要研究成果如下:（1）种植密度和施氮量均显著影响春玉米生长发育和产量,且两者互作效应显著。适当增加种植密度和施氮量可以显著提高春玉米株高、叶面积指数、群体干物质积累量,SPAD值则随增密减氮而显著减小。各生长期内春玉米株高、叶面积指数、群体干物质积累量均在高密度中等氮肥施量条件下（即D=75000株/hm~2,N=225 kg/hm~2）达到最大值,SPAD值在低密度、中高氮肥施量条件下（即D=35000株/hm~2,N=225 kg/hm~2;D=35000株/hm~2,N=270 kg/hm~2）表现良好。产量随种植密度和施氮量的增大而先增大后降低,在D2N3（即D=55000株/hm~2,N=225 kg/hm~2）处理为最大值（10203 kg/hm~2）。D3和N0处理下,穗长、穗行数、行粒数、百粒重均低于其他处理。综合来看,种植密度在55000株/hm~2、施氮量在225 kg/hm~2时,产量和产量构成均表现良好。（2）春玉米生育期内土壤水分在不同密度和施氮条件下表现不同,0～40 cm土层内含水率波动较大。同时,不同的种植密度、施氮量对水分利用效率有明显的影响,D2N3处理的春玉米水分利用效率较高,为28.6 kg·hm-2·mm-1,较其他处理高出了1.78%～57.14%。此外,种植密度和施氮量显著影响单株和群体氮含量积累,成熟期群体氮含量在D2N3处理下达到最大适当提高种植密度和施氮量可显著增加植株营养器官氮素累积吸收量、转运率以及籽粒含氮量,施氮量对氮素利用指标影响显著,施氮量为225 kg/hm~2时,氮肥农学利用率（NAE）、氮肥偏生产力（NPFP）、氮肥利用效率（NUE）和氮收获指数（NHI）较高。覆膜条件下较高氮肥投入和低密种植会导致玉米收获后大量NO3--N累积在土壤中,适当降低氮肥用量和增加种植密度可降低0～100 cm土层的硝态氮残留量。因此,综合考虑产量、氮素吸收转运、水肥利用效率和土壤环境效应,种植密度为55000株/hm~2,施氮量为225 kg/hm~2是本次试验条件下的最佳密度氮肥组合。（3）利用田间试验数据对改进DSSAT模型进行校准和验证。校正后的DSSAT模型对春玉米的苗期（n RMSE=14.29%）、开花期（n RMSE=2.17%）、成熟期（n RMSE=1.15%）、籽粒产量（n RMSE=2.29%）、叶面积指数（n RMSE=10.2%）和0～40cm土层平均土壤含水率（n RMSE在20%以内）的模拟效果较好。校准后的模型用于评估在40种（1981-2020年）气象情景下,5种施氮量（112.5 kg/hm~2、168.75 kg/hm~2、225 kg/hm~2、281.25 kg/hm~2和337.5 kg/hm~2）对全膜双垄沟播春玉米产量的影响,结果表明,随着施氮量的增加,直到施氮量达到225 kg/hm~2,籽粒产量、地上部干物质积累量和水分利用效率均增加;施氮量超过225 kg/hm~2时,随着施氮量的增加,这些值有轻微下降趋势。与施氮量为281.25 kg/hm~2和337.5 kg/hm~2相比,施氮量为225 kg/hm~2时,氮素生理效率（NPE）和氮肥偏生产力（NPFP）显著提高。结合模型模拟结果,综合考虑作物产量、地上部生物量、水分利用效率、氮素生理效率和氮肥偏生产力等因素,本研究认为在种植密度为55000株/hm~2的条件下,施氮量为225 kg/hm~2是研究区维持高产、高效的最佳施肥量。