En la Llanura del Norte de China, la aplicación excesiva de fertilizante nitrogenado (N) para asegurar un alto rendimiento y una aplicación única al sembrar para simplificar la gestión en la práctica agrícola de los agricultores conduce a una baja eficiencia en el uso de N y a un riesgo ambiental en la producción de maíz (L.). Sin embargo, no está claro si y cómo la aplicación fraccionada tardía con un nivel más bajo de fertilizante N influye en el rendimiento del maíz. Para abordar esta cuestión, se llevó a cabo un experimento de campo de dos años con dos cultivares comerciales de maíz (Zhengdan 958 y Denghai 605) utilizando un nivel más bajo de insumo de N (180 kg ha) estableciendo una aplicación única al sembrar y aplicaciones fraccionadas al sembrar y en etapas posteriores (V12, R1 y R2) con cuatro proporciones diferentes, respectivamente. El rendimiento del maíz con 180 kg ha de N aplicado en fracciones no disminuyó en comparación con el rendimiento promedio con 240 kg ha de insumo de N en la práctica agrícola, mientras que aumentó entre un 6.7% y un 11.5% en los cuatro tratamientos de aplicación fraccionada de N en comparación con el control de aplicación única. Los análisis morfológicos y fisiológicos demostraron que la aplicación fraccionada tardía de N (i) aumentó la tasa fotosintética neta y el contenido de clorofila y, por lo tanto, promovió la eficiencia fotosintética durante las etapas reproductivas; (ii) promovió la capacidad de sumidero a través de un mayor número de granos, división de células del endospermo y tasa de llenado de granos; y (iii) aumentó el contenido final de N y la eficiencia de N en la planta. Por lo tanto, proponemos que la aplicación fraccionada tardía de N podría reducir la entrada de fertilizante N y mejorar coordinadamente la eficiencia de N y el rendimiento de granos en la producción de maíz de verano, lo que probablemente se logra al optimizar las relaciones fuente-sumidero durante la etapa de llenado de granos.