中文摘要：

如何根据作物需求和土壤地力对水稻氮肥进行动态优化管理，从而在确保高产、保障粮食安全的同时，减少不必要的肥料浪费，降低环境风险是目前研究的热点，也是我国发展低碳经济和两型社会的关键。本项目将针对目前水稻高产氮肥管理中基肥量化科学依据不足、追肥确定中作物氮需求和氮肥利用率的估测不够准确等问题，重点探讨土壤基础地力、基肥用量、水稻氮吸收和产量三者之间的动态关系，提出临界土壤基础地力这一概念并创建基肥确定模型；利用近地遥感技术，以植株氮营养指数NNI作为氮素丰缺诊断和氮需求预测的指标，重点解析NNI与水稻冠层光谱特征、土壤氮素供应、产量、氮肥利用率、经济最佳施肥量等之间的动态定量关系，建立基于遥感的水稻追肥模型，包括氮肥利用率确定模型；并在生产实践中对建立的精确施肥模型进行检验和评价，进一步阐明其产生效果的内在机理。研究结果可为水稻氮肥的动态优化管理提供理论依据和实践指导。

结论摘要：

如何根据作物需求和土壤地力对水稻氮肥进行动态优化管理，从而在确保粮食安全的同时，减少不必要的肥料浪费，降低环境风险是目前研究热点。本项目针对目前水稻高产氮肥管理中基肥量化科学依据不足、氮肥利用率的估测不够准确、氮素光谱营养诊断精度和普适性有待于进一步提高等问题，分别开展了不同土壤地力水平对水稻前后期用肥及基蘖肥用肥比例的影响研究，基于N15同位素示踪的水稻基肥、蘖肥和穗肥的精确去向研究，考虑氮磷互作条件下的水稻氮素营养光谱诊断研究以及水稻光谱诊断追肥模型的确定等研究，最终建立了基于土壤地力和水稻冠层光谱指数的氮素诊断推荐施肥模型。研究发现，土壤地力是决定水稻产量水平以及经济最佳施肥量的重要因素之一，对高产下的水稻氮素运筹有着显著的影响；低地力下水稻基蘖肥以60%最佳，中地力下50%为宜，高地力下可降至40%；在低地力下要在较低的氮肥用量下取得高产，必须注重基肥和蘖肥之间的合理运筹，保证一定量的基肥投入，并合理调整蘖肥（低地力条件下基肥以50-60kg？hm-2为宜，基蘖肥比例11为宜）。N15示踪结果表明，基肥在施蘖肥前的7-10天内只被吸收利用了不到10%，6.6%~24.9%在蘖肥阶段被吸收；蘖肥主要在蘖肥阶段发生作用，施穗肥后水稻主要吸收穗肥，不再吸收基肥和蘖肥。水稻一生中吸收的氮素中，基肥、蘖肥和穗肥的贡献平均为6.92%、7.58%和26.02%，土壤的贡献占59.91%。不同时期施肥肥料氮素的回收利用率表现为穗肥（平均68%）>蘖肥（平均23.6%）>基肥（平均20.7%），土壤残留率表现为基肥（平均21.2%）>蘖肥（平均14%）>穗肥（12.3%），损失率表现为蘖肥(平均62.4%）>基肥（平均58.1%）>穗肥(平均19.7%)。基蘖肥用量越大，其损失也越大，总体氮肥利用率也越低。筛选出了可适用于缺磷条件下的氮营养指数（NNI）的光谱诊断指数，明确了水稻氮素追肥推荐中相关参数的取值，并分别在太湖流域一季稻区和江西双季稻区进行了田间应用，结果证明，与农户对照相比，基于土壤地力和水稻冠层光谱的氮素诊断施肥方法能增加水稻产量5.3~12.4%，减少氮肥投入10%~26.9%，从而有效提高了氮肥利用效率，降低了氮素流失造成的环境污染风险。