长江中游是我国水稻主要产区,在氮肥施用中存在过量施氮和分配不合理的现象,导致氮素供应与水稻氮素需求不相匹配,氮素利用效率较低,不能满足水稻绿色高效生产的需要。因此,探索不同氮肥运筹对水稻产量形成、氮素吸收利用和稻田氮平衡的影响,对实现水稻产量、施肥效益和环境保护之间的平衡,促进农业可持续发展具有重要的指导意义。本研究于2013年和2014年在湖北省武穴市花桥镇的大田条件下进行,试验田为中等肥力的河沙泥田。试验采用裂区设计,以氮肥处理为主区,水稻品种为副区,4次重复,并在副区中嵌入¹⁵N示踪微区。供试品种为长江中稻生产中大面积种植的超级杂交稻扬两优6号（YLY6）和高产常规籼稻绿稻Q7（LDQ7）。共设置10个氮肥运筹处理,其中,施氮量为0 kg hm^-2～250 kg hm^-2,在施氮量中高水平时(130 kg hm^-2～210 kg hm^-2)设置了氮肥在分蘖肥和幼穗分化肥的不同分配模式,系统研究了氮肥运筹对水稻生长发育、群体质量、稻谷产量、氮肥利用率的影响。此外,在副区中嵌入微区,采用¹⁵N示踪技术,比较分析了氮肥运筹对水稻吸收肥料氮及肥料氮在植株体内分配以及稻田氮平衡的影响。主要研究结果如下:1、长江中游稻田在中等施氮量结合氮肥后移的氮肥运筹下,稻谷产量与最高产量相当。在本试验条件下,YLY6在2013年和2014年分别在施氮量210 kg hm^-2和250kg hm^-2达到当季最高产量,分别为9.74 t hm^-2和10.21 t hm^-2;LDQ7在2013年和2014年均在施氮量210 kg hm^-2达到当季最高产量,分别为8.55 t hm^-2和9.76 t hm^-2。在中等施氮量(130 kg hm^-2～170 kg hm^-2)时将分蘖期追肥后移40 kg hm^-2至幼穗分化期追施的氮肥处理,如YLY6在2013年的氮肥处理90-40-40 kg hm^-2（基肥-分蘖肥-幼穗分化肥施氮量）和在2014年的90-0-40 kg hm^-2产量分别为9.70 t hm^-2和9.68t hm^-2,与当季最高产量差异不显著;LDQ7在2013的氮肥处理90-40-40 kg hm^-2和在2014年的90-0-40 kg hm^-2产量分别为8.25 t hm^-2和9.49 t hm^-2,也与当季最高产量差异不显著。2、中等施氮量结合氮肥后移的氮肥运筹可以显著改善水稻群体结构,增加花后干物质积累和分蘖成穗率。在总施氮量低于170 kg hm^-2时将分蘖期追肥后移40 kg hm^-2至幼穗分化期追施的氮肥处理,叶面积指数和叶片SPAD值在幼穗分化期以前略低于未后移的氮肥处理但在幼穗分化期以后增高,生育中后期的干物质积累增加,尤其是花后干物质积累增加10.2 g m^-2～178.0 g m^-2(除YLY6在2013年氮处理90-0-40kg hm^-2外),并且,分蘖成穗率比未后移氮肥运筹增加0.73～8.32个百分点。3、水稻的成熟期地上部氮吸收量受氮肥用量和氮肥分配的显著影响,氮吸收量在总施氮量低于170 kg hm^-2时随施氮量的增加而增大,进一步增加氮肥用量,水稻氮吸收量不再显著增加,甚至出现下降;氮肥后移促进水稻对氮素的吸收。YLY6在2013年和2014年均在施氮量210 kg hm^-2(90-40-80 kg hm^-2)时,植株体内的氮素吸收量达到当季最高,分别为166.8 kg hm^-2和193.7 kg hm^-2;LDQ7在2013年和2014年分别在施氮量210 kg hm^-2(90-40-80 kg hm^-2)和250 kg hm^-2(90-80-80 kg hm^-2)时,植株体内的氮素吸收量达到当季最高,分别为157.5 kg hm^-2和195.1 kg hm^-2。将分蘖期氮肥后移至幼穗分化期追施的90-0-40 kg hm^-2、90-40-40 kg hm^-2和90-40-80kg hm^-2等模式促进了水稻生育中后期的氮素吸收,因而在抽穗期和成熟期的氮吸收量分别比对应的未后移处理增加0 kg hm^-2～30.7 kg hm^-2(除YLY6在2013年氮处理90-40-80 kg hm^-2外)和7.6 kg hm^-2～40.7 kg hm^-2。4、在本试验条件下采用差减法测定氮肥用量和氮肥分配对水稻氮肥吸收利用效率（RE）的影响,结果显示,YLY6在不同氮肥处理下的RE在2013和2014年分别为13.35%～37.89%和28.24%～60.26%,LDQ7的RE在2013和2014年分别为5.31%～24.43%和12.65%～39.85%,RE在不同施氮量间的差异未达到显著水平,氮肥后移使RE在YLY6和LDQ7中分别提高了3.97～31.37个百分点和4.20～21.23个百分点。氮素籽粒生产效率（IE_N）在施氮量为90 kg hm^-2时最高,即在YLY6和LDQ7中分别为62.96 kg kg^-1～63.60 kg kg^-1和59.90 kg kg^-1～61.42 kg kg^-1,与不施氮处理差异不显著,增加氮肥用量使IE_N下降;氮肥后移时,由于水稻氮吸收量的增加幅度比产量的增加幅度更大,因此使IE_N在YLY6和LDQ7中分别降低了3.80～15.10个百分点和1.34～11.37个百分点。5、¹⁵N示踪结果表明,氮肥用量和氮肥分配显著影响水稻的RE-¹⁵N。在施氮量低于170 kg hm^-2时,RE-¹⁵N随施氮量的增加而增加,进一步增加氮肥用量时RE-¹⁵N不再显著增加甚至下降,氮肥后移促进了RE-¹⁵N提高。氮肥处理90-0-40 kg hm^-2和90-40-40 kg hm^-2的RE-¹⁵N在YLY6中为26.8%～35.8%,在LDQ7中为21.3%～32.9%。在受到高温气候影响的2013年,两品种的RE-¹⁵N差异不显著,而在气候条件有利于高产的2014年,杂交稻YLY6的RE-¹⁵N比常规稻LDQ7高。6、肥料氮在土壤中的残留率（NRS%）和向环境中的损失率（Loss%）在两品种间差异不显著,在不同氮肥运筹下的范围分别为17.0%～27.3%和40.4%～66.5%。氮肥运筹模式显著影响肥料氮在土壤中的残留量和向环境中的损失量。随着施氮量由90 kg hm^-2增加至250 kg hm^-2,尽管水稻地上部积累的肥料氮量（PNdff）与肥料氮在土壤中残留（NRS）和向环境中损失（N loss）的总量均上升,但当施氮量高于170 kg hm^-2后,NRS明显停滞在约48 kg hm^-2,再继续增施氮肥导致N loss急剧激增,N loss在施氮量为250 kg hm^-2时最高,达到102.8 kg hm^-2～107.5 kg hm^-2。与未氮肥后移的处理90-40-0 kg hm^-2、90-80-0 kg hm^-2和90-80-40 kg hm^-2相比,氮肥后移处理90-0-40 kg hm^-2、90-40-40 kg hm^-2和90-40-80 kg hm^-2的PNdff和RE-¹⁵N增加,而NRS和NRS%以及N loss和Loss%均下降。综上所述,不同施氮量和氮肥分配显著影响水稻的群体结构、干物质生产、产量形成过程、氮素吸收利用以及稻田氮平衡,氮肥用量过高或氮肥分配不合理会导致水稻产量下降,水稻的氮素吸收量和IE_N降低,氮肥损失量增大,氮肥利用效率下降。在长江中游地区推荐施氮量为130～170 kg hm^-2,氮肥分配方式以基肥-分蘖肥-幼穗分化肥为90-0-40 kg hm^-2和90-40-40 kg hm^-2为佳,从而协同提高水稻产量、氮肥利用率和减少肥料氮向环境的排放损失。