目前,关于玉米密植条件下水肥配施优化其生理生态特性、提高资源利用效率的理论依据相对薄弱。本研究通过大田试验,在不同水氮配施和密度条件下,探讨玉米生理、生态指标对不同水氮耦合和密度组合的响应规律,揭示水氮耦合对密植玉米产量及水、氮利用效率的调控机理,以期为建立绿洲灌区水氮耦合玉米增密栽培技术提供理论依据。主要结论如下:(1)玉米全生育期的光合速率、叶绿素含量、灌层透光率随着种植密度的增加而降低,但显著增大了生育期的叶面积指数。中密度处理的全生育期光合速率较高密度高15.9%,中密度处理的叶绿素含量与高密度处理差异不显著,但高密度处理的中-下灌层透光率较中密度降低17.7%,高密度处理的全生育期叶面积指数较中密度提高9.1%。玉米生育期的叶面积指数随着种植密度增大显著增加,但随着密度的增加,灌层间的光照强度、生育期光合速率和叶绿素含量逐渐降低。相同施氮下,常规灌水处理的光合速率、叶绿素含量和叶面积指数较减量20%灌水提高6.7%、4.8%和18.7%;相同灌水下,中施氮处理的光合速率、叶绿素含量较不施氮提高30.8%和31.2%,但中-下灌层透光率较不施氮降低32.6%,高施氮和中施氮处理的全生育期叶面积指数较不施氮提高60.4%和58.0%。常规灌水与高施氮耦合可增大密植玉米群体叶面积指数,延缓密植玉米生育期光合速率的降低。(2)玉米全生育期0-120 cm土层土壤含水量随着种植密度、灌水量和施氮量增加而显著增大;增加种植密度显著降低收获期0-80 cm的土壤含氮量。高密度处理的玉米全生育期土壤含水量较中密度提高6.4%;相同施氮下,常规灌水处理的全生育期土壤含水量较减量20%灌水高3.8%;相同灌水下,高施氮处理的土壤含水量较不施氮高3.6%,水氮耦合可显著提高密植玉米的土壤含水量。在0-40 cm土层,高密度处理的土壤硝态氮、铵态氮累积量较中密度降低14.1%、8.2%;相同灌水下,高施氮处理的土壤硝态氮、铵态氮累积量较中施氮高11.4%、11.6%。在40-80cm土层,高密度处理的土壤硝态氮、铵态氮累积量较中密度降低14.3%、6.3%;常规灌水处理的硝态氮、铵态氮累积量较减量20%灌水降低12.9%、16.4%;高施氮处理的硝态氮、铵态氮累积量较中施氮提高16.2%、8.2%。水氮合理配施可促进密植玉米对土壤硝、铵形态氮的吸收,显著降低土壤中的氮素残留量。(3)随着种植密度的增加,玉米的干物质积累速率和干物质积累量显著增大,但高密度处理的产量呈降低趋势。高密度处理的干物质积累最大增长速率和干物质积累量较中密度分别提高12.4%和8.8%。中密度处理的籽粒产量较高密度提高11.2%。增大种植密度可加快玉米的干物质积累最大增长速率,促进干物质积累量的累积。在相同施氮下,常规灌水处理的干物质积累最大增长速率、籽粒产量较减量20%灌水分别提高4.6%、6.8%;在相同灌水下,高施氮处理的干物质积累最大增长速率和干物质积累量较中施氮分别提高9.6%和3.9%。水氮合理配施可显著提高密植玉米的干物质积累量和产量。(4)随着种植密度的增加,玉米生育期的水分利用效率和氮肥利用率显著增加,但高密度处理的水分利用效率呈降低趋势。中密度处理的水分利用效率较低密度和高密度分别提高9.7%和12.9%,高密度处理的氮肥利用率较中密度和低密度处理分别提高37.4%、12.6%。在相同施氮下,常规灌水处理的氮肥利用率较减量20%灌水高2.7%;在相同灌水下,高施氮和中施氮处理的水分利用效率较不施氮提高38.9%和37.5%,中施氮处理的氮肥利用率较高施氮提高27.2%。水氮合理配施可显著增大密植玉米的水分利用效率和氮肥利用率。