El uso excesivo de fertilizantes minerales se ha vuelto común en la Llanura del Norte de China. Al mismo tiempo, hay más recursos de estiércol orgánico disponibles para los agricultores pequeños. Con el fin de aumentar el uso de estiércol orgánico y reducir las aplicaciones de fertilizantes minerales, se llevó a cabo un experimento de fertilización de 10 años con maíz entre 2008 y 2017. Evaluamos los efectos a largo plazo de la aplicación de estiércol de ganado (CM) y una sustitución completa de nutrientes con fertilizante mineral (MF) en cuatro niveles de aplicación (3, 6, 9 y 12 t ha de CM) sobre el rendimiento, las eficiencias de uso de macronutrientes (N, P y K) y las condiciones del suelo. Los resultados mostraron que los rendimientos de maíz de los tratamientos de CM y MF diferían a lo largo del tiempo y fueron significativamente diferentes en el primer año del experimento, sin diferencias significativas con el tiempo experimental. Además, los niveles de MF más altos no resultaron en mayores rendimientos de maíz; esta respuesta fue diferente con las aplicaciones de CM. El rendimiento promedio de maíz a lo largo de 10 años más alto fue de 7,7 t ha obtenido con 9 t ha de CM. Nuestros resultados también mostraron que en el nivel de aplicación más bajo (3 t ha de CM), la productividad parcial de factores (PFP) y la eficiencia agronómica (AE) de todos los macronutrientes fueron significativamente más altas con MF que con las aplicaciones de CM. Sin embargo, estas diferencias se redujeron con niveles de entrada de fertilizante más altos. La eficiencia de recuperación (RE) de N, P y K de MF y CM se comportó de manera diferente. En general, MF mostró una RE de N significativamente más alta que los tratamientos de CM. Los tratamientos de CM tuvieron una RE de P significativamente más alta, pero no se encontraron diferencias en la RE de K entre CM y MF. El N, P y K disponibles en el suelo aumentaron significativamente cuando los niveles de fertilizante aumentaron. Los tratamientos de MF mostraron niveles similares de N disponible en el suelo, pero niveles más bajos de P y K disponibles en el suelo en comparación con los tratamientos de CM.