ABSTRACT Developing high yielding maize (Zea mays L.) varieties that have relatively high grain protein content under low nitrogen stress is critical to ensure food and nutrition security in sub-Saharan Africa. This study evaluated the efficiency for fertilizer N recovery, grain yield and grain protein content of 10 maize hybrids selected for their contrasting yield performance under low-N stress conditions in the field. The hybrids were grown under 6 N rates (0-10-20-40-80 and 160 kg Ammonium Nitrate ha−1) at 2 sites that differ for residual soil nitrogen (N-NO3). Fertilizer N recovery, estimated using the difference method, decreased with increasing N rates or residual soil N and was significantly higher for the low-N tolerant (LNT) hybrids than low-N sensitive (LNS) hybrids, especially at low N rates. Although there was yield increase with increased N rate, the yield of tolerant hybrids responded more strongly than that of sensitive ones. Under low residual soil N, higher grain yield was associated with lower grain protein content in both low-N tolerant and susceptible hybrids but tolerant ones exhibited a significantly lower decrease in grain protein content compared to susceptible hybrids. In addition, LNT hybrids were able to maintain relatively higher grain protein content at high yield level under depleted soil N conditions as well as under high N level. We concluded that LNT hybrids could contribute to optimizing the use of small N fertilizer rates by resource-poor smallholder farmers to increase the nutritional value and profitability of producing maize. Graphical abstract

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与低氮条件下的易感杂交种相比，耐低氮胁迫的玉米杂交种具有更高的肥料氮回收效率并降低了籽粒中的氮稀释量

摘要 开发在低氮胁迫下具有相对较高谷物蛋白质含量的高产玉米（Zea mays L.）品种对于确保撒哈拉以南非洲的粮食和营养安全至关重要。本研究评估了在田间低氮胁迫条件下选择的 10 种玉米杂交种的肥料氮回收效率、谷物产量和谷物蛋白质含量。杂交种在 2 个不同土壤残留氮 (N-NO3) 的地点以 6 N 速率（0-10-20-40-80 和 160 kg 硝酸铵 ha-1）生长。使用差异法估算的肥料 N 回收率随着 N 率或土壤残留 N 量的增加而降低，并且耐低氮 (LNT) 杂交种显着高于低氮敏感 (LNS) 杂交种，尤其是在低 N 率下。虽然随着施氮量的增加产量增加，但耐受性杂种的产量反应比敏感杂种的反应更强烈。在低残留土壤 N 下，低氮耐受和易感杂种中较高的谷物产量与较低的谷物蛋白质含量相关，但与易感杂种相比，耐受性杂种的谷物蛋白质含量下降幅度显着较低。此外，LNT 杂种能够在枯竭的土壤 N 条件下以及在高 N 水平下以高产水平保持相对较高的谷物蛋白质含量。我们得出的结论是，LNT 杂交种有助于优化资源贫乏小农对少量氮肥的使用，以提高生产玉米的营养价值和盈利能力。图形概要 耐受杂交种的产量反应比敏感杂交种更强烈。在低残留土壤 N 下，低氮耐受和易感杂种中较高的谷物产量与较低的谷物蛋白质含量相关，但与易感杂种相比，耐受性杂种的谷物蛋白质含量下降幅度显着较低。此外，LNT 杂种能够在枯竭的土壤 N 条件下以及在高 N 水平下以高产水平保持相对较高的谷物蛋白质含量。我们得出的结论是，LNT 杂交种有助于优化资源贫乏小农对少量氮肥的使用，以提高生产玉米的营养价值和盈利能力。图形概要 耐受杂交种的产量反应比敏感杂交种更强烈。在低残留土壤 N 下，低氮耐性和易感杂种中较高的谷物产量与较低的谷物蛋白质含量相关，但与易感杂种相比，耐低氮杂种的谷物蛋白质含量下降幅度显着较低。此外，LNT 杂种能够在枯竭的土壤 N 条件下以及在高 N 水平下以高产水平保持相对较高的谷物蛋白质含量。我们得出的结论是，LNT 杂交种有助于优化资源贫乏小农对少量氮肥的使用，以提高生产玉米的营养价值和盈利能力。图形概要 在低氮耐性和易感杂种中，较高的谷物产量与较低的谷物蛋白质含量相关，但与易感杂种相比，耐受性杂种的谷物蛋白质含量下降幅度显着较低。此外，LNT 杂种能够在枯竭的土壤 N 条件下以及在高 N 水平下以高产水平保持相对较高的谷物蛋白质含量。我们得出的结论是，LNT 杂交种有助于优化资源贫乏小农对少量氮肥的使用，以提高生产玉米的营养价值和盈利能力。图形概要 在低氮耐性和易感杂种中，较高的谷物产量与较低的谷物蛋白质含量相关，但与易感杂种相比，耐受性杂种的谷物蛋白质含量下降幅度显着较低。此外，LNT 杂种能够在枯竭的土壤 N 条件下以及在高 N 水平下以高产水平保持相对较高的谷物蛋白质含量。我们得出的结论是，LNT 杂交种有助于优化资源贫乏小农对少量氮肥的使用，以提高生产玉米的营养价值和盈利能力。图形概要 LNT 杂种能够在枯竭的土壤 N 条件下以及在高 N 水平下以高产水平保持相对较高的谷物蛋白质含量。我们得出的结论是，LNT 杂交种有助于优化资源贫乏小农对少量氮肥的使用，以提高生产玉米的营养价值和盈利能力。图形概要 LNT 杂种能够在枯竭的土壤 N 条件下以及在高 N 水平下以高产水平保持相对较高的谷物蛋白质含量。我们得出的结论是，LNT 杂交种有助于优化资源贫乏小农对少量氮肥的使用，以提高生产玉米的营养价值和盈利能力。图形概要