El nitrógeno (N) es un nutriente clave que influye en el crecimiento del trigo, el rendimiento y la calidad del grano. Se llevó a cabo un experimento de campo a largo plazo utilizando la variedad Zhengmai 1860 para aclarar los efectos de la fertilización con N sobre la composición de proteínas del grano, la acumulación de almidón y el rendimiento. Los tratamientos incluyeron una aplicación basal de N de 150 kg ha (N1) combinada con cuatro tasas de fertilización en el encañado: 37.5, 75, 112.5 y 150 kg ha (N1 + 37.5, N1 + 75, N1 + 112.5, N1 + 150). La fertilización con nitrógeno afectó significativamente las características fisiológicas y bioquímicas de los granos en diferentes posiciones de espiga. La amilopectina, la globulina, el almidón soluble (SS) y la sintasa de almidón soluble (SSS) se acumularon más bajo 75-112.5 kg ha, siendo N1 + 75 el que mostró la respuesta más fuerte en los granos de espiga basal y media. La amilopectina y la sintasa de almidón unida a gránulos (GBSS) alcanzaron su punto máximo en la espiga media bajo N1 + 112.5. Los componentes de proteínas (gliadina, glutelina, albúmina), los aminoácidos, la sintasa de glutamato (GOGAT) y la glutamina sintasa (GS) aumentaron progresivamente con tasas de N más altas, con una acumulación máxima en N1 + 150. La fertilización con nitrógeno también mejoró el número de espigas (5.05-37.13%), granos por espiga (3.86-16.22%) y el peso de 1000 granos (2.72-5.79%), siendo el rendimiento más alto (9451.7 kg ha) en N1 + 112.5. Estos resultados destacan el papel crítico de la gestión optimizada del N en la mejora de la composición y el rendimiento del grano en el trigo.