剖析当前我国水稻氮肥精准管理中所存在的主要问题;最后，提出解决我国水稻生产中氮肥过量施用问题的有效方法，并指出在未来水稻氮肥施用中，无人机遥感用于精准施氮决策将是重要的发展方向之一。水稻氮肥精准管理技术的研究对我国农业生产中化肥的减量施用具有重要意义。
关键词：水稻;氮素吸收;水稻生长模型;水稻氮肥管理;精细农业;遥感
中图分类号： S511.06;S143.1 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）12-0018-07
水稻是世界主要的粮食作物之一，在我国2/3的人口以水稻作为主食[1]，水稻生产意义重大。目前，我国水稻种植面积与产量分别占总粮食的34.9%、48.4%[2]，水稻生产对保障我国粮食安全有重要的意义。但是，当前我国水稻生产中存在肥料施用过量、总体利用率低的问题。水稻主要的施肥元素为氮、磷、钾，据2013年《中国三大粮食作物肥料利用率研究报告》报道，当前我国水稻生产中氮肥、磷肥、钾肥的利用率分别为35%、25%、41%。而目前美国粮食作物氮肥利用率能够达到50%，欧洲粮食作物氮肥利用率能达到65%[3]。氮是植物蛋白质、叶绿素重要组成元素，直接参与作物的光合作用和物质积累，影响水稻的生长，对水稻产量影响较大。目前，我国水稻种植中施肥量最高的是氮肥，过量施肥不仅增加了生产成本，还会带来一系列环境问题[4]，例如水体中含氧量降低，病虫草害发生概率上升，土壤板结酸化、保水保肥能力降低、重金属污染、水体富营养化、温室效应等[5-6]。因此，在水稻种植管理中，实现氮肥减施，节本增效愈加重要。
水稻氮素占水稻植株干物质的0.3%～5.0%，其中20%被根部吸收利用，其余的氮运往地上部[7]。在水稻的生殖生长期，水稻60%～70%的氮素转移到水稻稻谷中[8-9]。水稻吸收氮素主要有NH4+-N、NO3--N以及有机氮等形式。水稻是一种喜铵作物，水稻水田种植以NH4+-N吸收为主，但在旱作下水稻以NO3--N吸收为主。在氮素胁迫时，会造成水稻蛋白质、磷脂、核酸、叶绿素等物质合成受阻，使水稻表现出植株矮小、分蘖少、叶片发黄、产量下降等现象[10]。因此，水稻对氮素的吸收利用对水稻的生长十分重要。
水稻施肥管理是水稻生产中必不可少的环节，其中氮肥施用比例最大，对水稻增产效益最高。目前，我国氮肥管理形式粗放，导致水稻氮肥利用率低、氮肥施用量大。水稻对氮肥的吸收过量会造成水稻根部将H+转移到土壤中，造成土壤酸化，影响水稻对氮素的吸收作用;当水稻体内氮高于水稻运转能力时，水稻会将多余的氮排入土壤中，造成无效氮循环[7]。氮肥施用量增加使得水稻生产成本提高，导致稻谷缺乏价格优势。氮肥施用量大会增加病虫害的发生概率，提高管理成本，还会造成水体的富营养化、增加温室气体排放、土壤板结酸化、保水保肥能力降低、重金属污染等环境污染问题[11-12]。因此，提高氮肥利用率显得尤为重要，水稻氮肥精准管理技术是解决阻碍我国水稻种植管理中肥料用量过量问题的重要方法之一。
本文拟对影响水稻氮肥吸收利用的主要因素进行深入分析，包括水稻品种、土壤理化性质、气候条件、水分管理、氮肥施用方式等5个方面，并对现有的主流水稻氮肥管理技术进行总结归纳，深入剖析氮肥管理中所存在的主要问题。在此基础上，提出解决我国水稻生产中氮肥过量施用问题的有效方法，并指出未来水稻氮肥施用技术的发展趋势，以期为我国农业生产中化肥的减量施用提供参考。
1 影响水稻氮肥吸收利用的主要因素研究
研究表明，随着水稻氮素吸收量的增加，氮素转移进稻谷中的量增多，从而导致产量提高[13]。探明影响水稻氮肥吸收利用的主要因素，可为实施有针对性的氮肥精准管理、提高水稻氮肥利用率提供依据。因此，全面、深入地研究水稻氮肥吸收的影响因素不但可以提高水稻氮肥管理的科学性，更能推动我国水稻种植向精细化发展。
产量是水稻种植追求的主要目标之一，而水稻生长中物质的生产是水稻产量的主要基础。水稻生长中物质的生产包括蛋白质积累、叶绿素合成等，而这些都离不开水稻对氮素的吸收。而水稻光合作用、生长发育的因素对水稻氮素的吸收利用均有影响;因此，研究水稻氮肥吸收利用率时，通常需要着重考虑水稻品种、土壤理化性质（pH值、土壤水分、孔隙度、土壤氮素供应量等）、气候条件（CO2浓度、光照度、降水量、气温）、水分管理、氮肥施用方式等5个方面（图1）。
1.1 水稻品种与水稻氮肥管理
不同水稻品种间存在产量差异，因此不同水稻品种对氮素的需求量不同。主要原因包括以下几点。
（1）不同品种水稻的基因型不同，造成水稻根系总吸收面积、氧化还原力、氮代谢酶活性等方面存在差异[9，14-15]，这直接影响了水稻对氮肥的吸收效率。
（2）不同水稻品种的遗传物质不同，会导致叶片结构的差异[16]，影响水稻光合作用效率和水稻对CO2的同化作用，进而影响水稻生长速率;而水稻生长需要合成蛋白质，需要吸收氮元素，间接影响了水稻对氮肥的需求量与吸收效率。
（3）水稻品种不同，其适应的环境也不同，直接影響水稻的生长，影响氮素的吸收。
不同品种对氮肥吸收作用不同，因此，在进行水稻精准施肥管理决策时，必须要考虑不同品种水稻的农艺要求及生长特性，进行区别对待。
