Cây ngô quang hợp theo chu trình C4 nên có tiềm năng năng suất cao, chính vì vậy nhu cầu dinh dưỡng của cây ngô cũng rất lớn. Để đạt năng suất cao và ổn định, ngô cần được bón phân cân đối, đặc biệt là giữa các yếu tố NPK. Melchiori và Caviglia (2008)[51], đã nghiên cứu ảnh hưởng của các mức bón đạm đối với hai giống ngô lai từ năm 2002 đến năm 2004. Ở mật độ tối ưu các giống ngô lai thí nghiệm đều gia tăng về số hạt/bắp, khối lượng hạt và năng suất tổng thể khi tăng mức bón đạm. Kết quả này tương tự với báo cáo của Rahmati (2009)[58]. Báo cáo cho thấy số hạt/bắp, năng suất hạt và mức sản xuất đều tăng theo mức tăng bón đạm. Tuy nhiên, với mức bón trên 200 N lên đến 240 N mức tăng không còn sai khác nữa.
Pokharel và cộng sự (2008)[57], cho rằng mức tăng năng suất có thể quan sát khi tăng lượng đạm từ 30 lên đến 210 kg N/ha, tuy nhiên nếu tính hiệu quả kinh tế thì mức bón tốt nhất là 180 kgN/ha.
Boomsma và Vyn (2007)[38]cho rằng lượng đạm có trong đất ảnh hưởng đến năng suất hạt ở mật độ trồng cao nhiều hơn ở mật độ thấp. Khi thiếu đạm hàm lượng đạm tích lũy trong thân lá giảm, giảm tuổi thọ của lá và từ đó ảnh hưởng xấu đến năng suất hạt.
Theo Sinclair và Muchow (1995)[62], năng suất ngô tăng liên quan chặt chẽ với mức bón N. Đạm được cây ngô hút với một lượng lớn và ảnh hưởng khác nhau rõ rệt đến sự cân bằng cation và anion ở trong cây. Khi cây hút đạm dưới dạng NH4+ sự hút các cation khác chẳng hạn như K+, Ca2+, Mg2+ sẽ giảm trong khi sự hút anion đặc biệt là P2O5 sẽ thuận lợi.
Đạm là yếu tố cần thiết cho sự sinh trưởng của cây và là thành phần cơ bản của Protein. Khi thiếu đạm chồi lá mầm sẽ không phát triển đầy đủ hoàn toàn, sự phân chia tế bào ở đỉnh sinh trưởng bị kìm hãm và kết quả làm giảm diện tích lá, kích thước của cây và năng suất giảm (Wolfe và cộng sự, 1988)[66]. Ở giai đoạn cây non của cây ngô, một lượng lân dễ tiêu trong đất có vai trò thúc đẩy Nitrat hoá. Thiếu lân thường xảy ra trong giai đoạn đầu quá trình sinh trưởng khi sự phát triển của hệ thống rễ chưa đủ khả năng hút lân từ trong đất (Arnon, 1974)[32]. Giữa các nguyên tố dinh dưỡng có sự tương tác với nhau, Hussaini và cộng sự (2008)[48], cho rằng bón phân đạm với lượng (60 kg N/ha) làm tăng hàm lượng lân và kali. Hàm lượng kali trong hạt đạt khoảng 0,37 - 0,44%. Theo Akhtar và cộng sự (1999)[30], khối lượng 1.000 hạt đạt 405,2 gam năng suất ngô hạt đạt cao nhất 60,2 tạ/ha với tỷ lệ bón P - K là 125 - 75 kg/ha.Chaudhry và K Han, 2003[41]khi tiến hành thí nghiệm ở Rawalpina với lượng phân bón 90N + 40P205/ha; 46N + 30P205/ha và mật độ trồng 55.000 cây/ha; 110.000 cây/ha trên hai giống ngô Faisal và địa phương, thấy rằng giống Faisal có số hạt/bắp, trọng lượng 1000 hạt và năng suất cao hơn giống ngô địa phương ở tất cả các thí nghiệm.
Kết quả nghiên cứu ở Jinlin - Trung Quốc cho thấy: bón 150 - 169 kg K2O tăng năng suất ngô từ 12 - 21%, nhưng ở Liaoning, trên nền NP bón 112,5 kg K2O/ha tăng năng suất ngô từ 17,3 - 23,2%, bón 225 K2O/ha tăng năng suất ngô từ 20,1 - 26,2 % so với mức không bón kali (Lei và cộng sự, 2000)[49].
Nghiên cứu của Paponov và cộng sự (2005)[54], cho thấy phân đạm có ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành năng suất và khối lượng hạt giảm liên quan chặt với giảm mức bón đạm.
Để thấy được hiệu quả của việc kết hợp giữa phân khoáng với phân hữu cơ, Saidou và cộng sự (2003)[59], đã bón kết hợp phân N,P, K với những vật chất khô lấy từ những cây nông nghiệp bản địa để duy trì độ phì nhiêu của đất ferralitic tại Benin. Thí nghiệm được tiến hành với 3 công thức: Công thức 1:
1,9 tạ/ha cây keo thái + 30 kg N + 22 kg P + 25 kg K/ha. Công thức 2: 60 N +
43 kg P + 50 kg K/ha và công thức 3 đối chứng: bón 3,2 tạ/ha cây keo thái. Kết quả nghiên cứu cho thấy nếu chỉ bón lớp phủ của cây keo thái không có tác dụng làm tăng năng suất ngô (P> 0,05), trong khi đó ở công thức bón kết hợp cây keo thái với NPK hoặc NPK có tác dụng tăng năng suất đáng kể (P <0,05).
Khi tăng mật độ trồng sẽ yêu cầu nhiều dinh dưỡng hơn, đặc biệt là đạm và nước, Dawadi và Sah (2012)[44]khi tiến hành thí nghiệm trồng ngô ở ba mật độ: 55,555; 66,666 và 83,333 cây/ha với 3 mức đạm 120, 160 và 200 kg/ha cho thấy năng suất đạt cao nhất ở mật độ 66,666 cây/ha nhưng không có sự sai khác về năng suất so với mật độ trồng 83,333 cây/ha, tương tự ở mức bón đạm 200 kg/ha cũng cho năng suất cao nhất nhưng không sai khác so với mức bón 160 kg/ha. Thậm chí Ali Reza Nemati1 và Raouf Seyed Sharifi (2012)[31], còn tiến hành thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của liều lượng đạm với cách bón đến năng suất ngô, kết quả nghiên cứu cho thấy khi bón 225 kg N/ha và chia thành 3 lần bón (1/3 lúc trồng +1/3 giai đoạn 8 - 10 lá + 1/3 lúc phun râu) cho năng suất cao nhất (79,29 tạ/ha). Theo Uhart and Andrade (1995)[64], thiếu đạm làm cây sinh trưởng và phát triển chậm, giảm tốc độ ra lá, hạn chế mạnh đến sự phát triển diện tích lá. Cũng theo hai tác giả trên việc cung cấp và tích lũy N ở thời kỳ ra hoa có tính quyết định số lượng hạt ngô, thiếu N trong thời kỳ này làm giảm khả năng đồng hóa Cacbon của cây, nhất là giai đoạn ra hoa sẽ giảm năng suất hạt.
Phốt pho là một thành phần của nhân tế bào và là nguyên tố rất cần thiết cho quá trình phân chia tế bào, đặc biệt sự phân chia mạnh mẽ mô đỉnh sinh trưởng. Người ta cũng cho răng, phốt pho kích thích sự hình thành rễ cây ngô và ảnh hưởng tới sự phát triển của hạt. Trong giai đoạn đầu của sự sinh trưởng hệ thống rễ ngô chưa đủ khả năng hút lân từ trong đất thì cung cấp đầy đủ P cho giai đoạn này là rất cần thiết. Theo Akhtar và cs (1999)[30] năng suất ngô hạt đạt cao nhất 6,02 tấn/ha, khối lượng 1000 hạt là 405,2 gam ở công thức bón phân theo tỷ lệ 125 kg P : 75kg K/ha. Sự tăng năng suất hạt là do có sự tăng diện tích lá/cây, chiều dài bắp, số hạt/bắp và khối lượng 1000 hạt. Lượng phân