玉米（Zea mays L.）是我国重要的粮食作物，合理施肥是实现玉米高产、稳产、经济、环保的一项重要措施。然而，近年来我国玉米种植区不合理施肥问题严重，造成肥料利用效率低下，同时严重限制了玉米产量潜力的进一步发挥。研究科学合理的施肥方法对于进一步指导玉米施肥，提高作物产量具有重要意义。本文采用地统计学、模型分析和农学分析方法，研究了玉米土壤养分空间变异特征、作物养分需求规律以及玉米产量反应和农学效率变化特征，在此基础上研究构建基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥模型并开展田间验证。取得的主要研究进展如下：(1)以吉林省中部玉米种植区9县市为研究区域，采用传统统计学和地统计学相结合的研究方法，探讨研究区域表层土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和pH值的空间变异特征。结果表明，6个指标均达到了中等或较强的空间自相关；六种养分要素的GIS插值空间变异图能够很好地反映土壤养分的空间分布。应用层次分析法和模糊数学方法对土壤肥力评价因子进行评价，得出土壤肥力综合指标（IFI）值多处于0.55-0.85之间，所占面积比例占全部研究区域的97.84%；影响土壤肥力的因素主要是有机质、质地、土壤类型、有效磷和坡向等。(2)应用QUEFTS模型对我国2001-2010年春玉米和夏玉米养分吸收特征进行评价分析，得出玉米不同目标产量的N、P和K的最佳养分吸收，无论潜在产量为多少，当目标产量达到潜在产量的60%-70%时，直线部分N、P和K的吨粮养分吸收是一定的。春玉米每生产1吨籽粒产量其地上部植株的N、P和K养分吸收量分别为16.9、3.5和15.3kg/t，相应的养分内在效率（每公斤养分吸收所能产生的籽粒产量）分别为59kg/kg N、287kg/kg P和65kg/kg K；夏玉米每生产1吨籽粒产量其地上部N、P和K的养分吸收量分别为22.5、4.4和15.9kg/t，相应的养分内在效率分别为44kg/kg N、227kg/kg P和63kg/kg K。模拟不同目标产量下籽粒养分吸收，春玉米每生产1吨籽粒产量其籽粒需要吸收的N、P和K分别为9.0、2.4和3.5kg/t，夏玉米每生产1吨籽粒产量其籽粒吸收的N、P和K分别为13.1、3.6和3.5kg/t。(3)通过多年多点数据分析，结果表明施用氮、磷和钾的平均产量反应分别为2.14、1.19和1.15t/hm~2，不施氮、磷和钾的相对产量的平均值分别为0.77、0.87和0.87，土壤氮、磷和钾基础养分供应量分别为137.53、40.65和123.68kg/hm~2。相对产量越高，表明土壤养分供应能力越高，产量反应就越低。相对产量与产量反应呈现线性负相关关系，土壤基础养分供应与产量反应呈现指数负相关关系；农学效率越低，产量反应越低，二者呈现二次抛物线曲线关系。(4)构建了基于产量反应和农学效率的推荐施肥模型并开展了田间验证试验，在吉林省公主岭市40户开展的两年田间验证结果表明，基于产量反应和农学效率的推荐施肥能够提高产量和农民收益，同时提高肥料利用率，是一种可行的推荐施肥方法。