长江流域是我国重要的水稻生产基地,在稳定水稻产量和粮食安全中占有重要地位。为了提升水稻施肥的综合效益和长江流域中稻养分管理水平,本研究收集了2000年～2017年间长江流域中稻种植区的田间试验数据,通过数据整理和运用QUEFTS模型分析数据获取参数,并对参数进行优化和验证,获得主要结果如下:（1）探究了优化施肥条件下长江流域中稻施用氮、磷和钾肥的产量反应和利用率特征。优化施肥措施下长江流域各省份中稻平均产量可达9.3 t hm-2,其中以安徽省的10.1 t hm-2产量最高。中稻施用氮肥的平均产量反应为2.1,平均农学效率为11.3 kg kg-1,平均偏生产力为49.8 kg kg-1;磷肥的平均产量反应为0.8,平均农学效率为11.3 kg kg-1,平均偏生产力为126.7 kg kg-1;钾肥的平均产量反应为0.9,平均农学效率为9.2 kg kg-1,平均偏生产力为92.9 kg kg-1。相比于农民凭经验与习惯进行施肥,优化施肥措施产量平均提高了0.7 t hm-2,施加氮、磷与钾肥能够获得增幅高于35%的农学效率。江苏省的施氮增产效应最高,平均增幅为6.4%;贵州省的施磷和施钾增产效应最高,平均增幅达到了15%以上。（2）利用Meta分析方法对长江流域中稻经过施肥后的增产效应展开了探究。长江流域各省市施用氮、磷和钾肥对中稻分别实现了35.1%、10.9%与11.9%的增产率。施用氮、磷和钾肥的增产效应均以低地力土壤效果最好,增产率分别为45.9%、15.1%和17.0%。施用氮、磷和钾肥的增产范围分别为20.2%～43.9%、0.6%～16.4%和6.4%～16.1%。施肥增产效应受土壤p H、有机质及土壤养分含量的影响。施氮增产效应在碱性土壤下最好,增产率为39.0%。而施磷和施钾增产效应均在弱酸性土壤下最高,增产率分别为14.1%和15.7%。土壤有机质含量对施用氮和钾肥的增产效应具有显著影响,但对磷肥的增产效应无显著影响。不同含量水平的土壤全氮、速效磷和速效钾的施氮增产效应均具有显著差异;水稻施磷的增产效应在不同土壤全钾和速效磷含量水平下均具有显著差异。（3）应用QUEFTS模型模拟了不同目标产量下地上部和籽粒养分吸收。生产1吨中稻产量,其地上部氮、磷和钾养分需求量分别为16.1、2.8和19.4 kg,而籽粒的氮、磷和钾需求量分别为10.2、1.8和2.4 kg。当设定的水稻目标产量达到潜在产量的80%时,籽粒的氮、磷和钾养分吸收量与地上部养分吸收的比例分别为62.8%、64.8%和12.1%。（4）优化了长江流域中稻养分专家系统的推荐施肥参数。氮、磷和钾素的平均土壤基础养分供应分别为100.5、22.5和166.4 kg hm-2,分别达到了作物总需求量的62.7%、79.8%和86.1%。长江流域中稻地区土壤基础养分低、中和高供应水平相对应的相对产量氮分别为0.67、0.76和0.84 kg kg-1,磷分别为0.84、0.90和0.95 kg kg-1,钾分别为0.86、0.92和0.95 kg kg-1。产量反应与相对产量两者之间的线性关系呈负相关性,农学效率与产量反应两者之间的关系表现为二次抛物曲线,施肥量与偏生产力呈对数负相关关系。（5）田间试验验证的结果显示,养分专家系统优化了肥料用量,提高了水稻产量。与农民习惯施肥和测土配方施肥相比,养分专家系统推荐施肥处理的施氮量分别减少了20.6%和6.7%,但产量分别增加了6.9%和1.1%。与农民习惯施肥相比,养分专家系统推荐施肥提高了肥料农学效率、偏生产力和回收率,其中氮的分别提高了5.1 kg kg-1、10.3 kg kg-1和16.4个百分点,磷的分别提高了4.9 kg kg-1、14.2 kg kg-1和6.0个百分点,钾的分别提高了3.2 kg kg-1、17.0 kg kg-1和7.7个百分点。与测土配方施肥相比,氮、磷和钾肥的农学效率分别提高了2.4、1.1和2.3 kg kg-1,偏生产力分别提高了23.3、4.1和34.4 kg kg-1;氮肥回收率分别提高了7.2百分点。综上所述,通过长江流域多年多点的中稻田间试验表明,在长江流域上的应用实践中,这种基于产量反应与农学效率的水稻养分专家系统能够获得明显的效果,实现了肥料用量的优化,进而使肥料利用率得到显著增强,可以在长江流域中稻的种植上进行推荐施肥。