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水稻是广东省主栽粮食作物，2009年播种面积为1960干公顷，年总产量达1058万吨，但广东省粮食自给率不足40％，年产量缺口超过2400万吨。增施化肥可在一定程度上提高作物产量，但目前，广东省水稻施肥量的增加并未使水稻产量相应增加，水稻施肥存在氮磷钾比例失调、施肥结构不合理、重氮磷轻钾肥等问题，氮磷肥过量施用，不仅浪费资源，还带来了一系列环境问题，也直接影响农产品品质。因此建立广东省水稻施肥指标体系和施肥决策系统，对指导广东省水稻科学施肥和改善农业生态环境具有重要意义。 本研究以2006-2010年在广东省各地开展的“3414”田间肥效试验为基础，研究了适宜于广东省水稻的土壤养分丰缺指标，结合养分平衡法，构建了广东省水稻推荐施肥模型，2011年，对建立的指标体系推荐施肥效果进行了验证；用遗传算法优化了径向基函数(RBF)神经网络参数，改进了土壤养分空间插值方法，并在不同采样尺度下，与几种不同地统计方法进行比较；对高州市土壤碱解氮、有效磷、速效钾进行了空间插值，获取了每个管理单元土壤养分插值，利用ArcGIS的二次开发平台，开发了高州市水稻施肥决策系统。主要研究结果如下： (1)建立了广东省水稻土壤有效养分丰缺指标模型。广东省及粤北山区、粤东、粤西、珠江三角洲平原水稻相对产量(y)与土壤碱解氮(x)丰缺指标模型分别为：y=21.052ln(x)-22.259(r=0.424**)，y=27.174ln(x)-53.982(r=0.515**)，y=21.857ln(x)-24.306(r=0.353**)，y=21.628ln(x)-23.906(r=0.413**)，y=20.977ln(x)-18.408(r=0.553**)；相对产量(y)与土壤有效磷(x)丰缺指标模型分别为：y=9.6637ln(x)+59.561(r=0.510**)，y=9.2136ln(x)+60.293(r=0.518**)，y=11.294ln(x)+54.225(r=0.518**)，y=9.3787ln(x)+61.071(r=0.459**)，y=9.1501ln(x)+62.614(r=0.662**)；相对产量(y)与土壤速效钾(x)丰缺指标模型分别为：y=7.2477ln(x)+58.423(r=0.400**)，y=8.0363ln(x)+54.677(r=0.476**)，y=8.1084ln(x)+54.533(r=0.352**)，y=6.434ln(x)+62.165(r=0.297**)，y=6.8339ln(x)+60.567(r=0.599**)。 (2)确定了广东省水稻土壤有效养分丰缺指标分级标准。以相对产量<50％、50～70％、71～85％、86～95％、>95％作为分级标准，广东省水稻土壤碱解氮“极低”、“低”、“中”、“高”和“极高”5个等级含量分别为<31、31～80、81～163、164～262、>262 mg/kg。以缺磷区相对产量<70％、70～80％、81～90％、91～95％、>95％作为分级标准，土壤有效磷“极低”、“低”、“中”、“高”和“极高”5个等级含量分别为<3、3～8、9～23、24～39、>39mg/kg。以缺钾区相对产量<70%、70～80％、81～90％、91～95％、>95％作为分级标准，土壤速效钾“极低”、“低”、“中”、“高”和“极高”5个等级含量分别为<5、5～20、21～78、79～156、>156mg/kg。 (3)确定了广东省水稻氮磷钾肥增产效果。广东省水稻施氮、施磷、施钾均可显著提高水稻产量，但施氮是水稻增产的首要因子。广东省水稻施氮(N)增产率平均为24.1％，粤西最高，粤东最低；施磷(P2O5)增产率平均为5.5％，粤西最高，粤北山区最低；施钾增产率平均为7.4％，珠三角平原最高，粤东地区最低。 (4)确定了广东省水稻百千克稻谷养分吸收量和肥料表观利用率。广东省水稻百千克稻谷氮、磷、钾养分吸收量分别为1.92kg、1.36kg、3.77kg，氮、磷、钾肥表观利用率分别为28.8％、18.1％、38.1％。 (5)建立了基于土壤有效养分测定值和目标产量的水稻推荐施肥模型。设定目标产量为6750kg/hm2时，当土壤碱解氮处于“极低”、“低”、“中”、“高”、“极高”等级时，推荐施氮(N)量分别为225、135～225、67.5～135、22.5～67.5、22.5kg/hm2；土壤Olsen-P处于“极低”、“低”、“中”、“高”、“极高”等级时，推荐施磷(P2O5)量分别为152.2、101.4～152.2、50.7～101.4、25.4～50.7、25.4kg/hm2；土壤速效钾处于“极低”、“低”、“中”、“高”、“极高”等级时，推荐旌钾(K2O)量分别为200.4、133.6～200.4、66.8～133.6、33.4～66.8、33.4kg/hm2。与习惯施肥相比，根据该施肥指标体系进行推荐施肥，能显著减少氮肥和磷肥施用量，增加钾肥施用量，减少氮磷钾肥施用总量，降低施肥成本，提高产量和效益。 (6)分析了高州市耕地土壤养分空间变异特性。高州市耕地土壤有效磷、速效钾和碱解氮养分均存在半方差结构，但不同变量的最优拟合模型有所不同，其空间变异性也存在一定差异，3种耕地土壤养分元素均表现出弱的结构性空间相关。 (7)改进了土壤养分空间插值方法。用遗传算法优化了RBF神经网络参数，结果表明，遗传算法优化的径向基函数(GARBF)神经网络在拟合能力和插值精度方面都优于普通克里格插值(Ordinary Kriging)、基于地理坐标的径向基函数(Geo-RBF)神经网络以及基于邻近点的RBF神经网络方法(Nearest_RBF)，而且在参与插值的训练土壤样本数少的情况下，GARBF神经网络空间插值方法的优势更为突出。 (8)开发了水稻施肥决策系统。采用可视化编程语言.NET和GIS组件ArcGISEngine开发技术，在考虑土壤养分空间变异性的基础上，采用本文建立的施肥指标体系，研制了界面友好、易于操作的水稻推荐施肥决策系统。