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区域优化作物管理体系指根据前人研究结果与当地农业部门推荐的栽培技术规程,在其区域内部进行统一地栽培管理模式。由于区域内作物品种、土壤、地形以及气象等均存在着巨大的变异,这很大程度上会影响到作物的生长。精准作物管理体系则考虑这些变异,以信息技术与栽培管理结合,定点、定时与定量地进行气候-土壤-作物相互匹配的管理,具有进一步提高产量与效率的潜力。然而,在寒地水稻生产中,目前还缺乏基于遥感技术的寒地水稻精准管理体系。本研究在黑龙江佳木斯建三江地区,通过多年多点小区与农户试验,应用地面主动冠层传感器RapidSCAN与无人机多光谱相机Mini-MCA,系统评估了地面与无人机遥感在水稻当季关键生育期进行实时氮营养诊断的潜力,并分别建立了相应的寒地水稻精准氮肥管理策略。同时还集成其他高产高效管理技术,在区域优化管理体系基础上,分别建立了基于地面与无人机遥感的寒地水稻精准管理体系,并比较了不同管理体系的应用效果。综合全文结果,主要结果与结论如下:1)基于RapidSCAN传感器最实用有效的策略为采用此传感器默认的植被指数NDVI与NDRE计算氮充足指数,然后利用其关系模型(R2 = 0.50～0.59)无损快速地估测氮营养指数。此半经验策略可以在水稻幼穗至拔节期与抽穗期达到59～76%的氮营养诊断准确率。2)基于无人机遥感最实用有效的策略为采用Mini-MCA多光谱相机获取的最优植被指数计算氮充足指数,然后利用其关系模型(R2= 0.65-0.70)无损快速地估测氮营养指数。此种半经验策略能够在水稻幼穗至拔节期与抽穗期达到74～82%的氮营养诊断准确率。3)基于RapidSCAN传感器的推荐施氮量随水稻氮素的不断增加而逐渐降低,并与当季经济最优施氮量无明显差异且变化趋势一致。基于氮营养指数法的精准氮肥管理相对于区域优化氮肥管理:在水稻低氮状况下,三年平均增产6～10%,净收益增加20～32%;在水稻高氮状况下,不降低净收益的同时氮肥偏生产力年均增加15～31%。基于氮肥优化算法(NFOA)的精准氮肥管理相比于氮营养指数法的表现更好且稳定。4)在连续三年小区定位试验中,精准管理体系相对区域优化管理体系表现更好。在水稻相对高产或稳产的同时,两个品种的年均氮肥农学利用率显著提高7～8%,净收益显著增加496～612￥ha-1。此外,结合钵育壮苗栽培管理技术的寒地水稻精准高产管理体系,能够在精准管理体系保持氮肥高效的基础上,进一步增产5～7%。5)在连续两年农户验证试验中,相对区域优化管理体系,基于地面遥感的精准管理体系能够稳产或增产11%,净收益相似或增加2686 ￥ ha-1,氮肥偏生产力显著提高21～26%。基于无人机遥感的精准管理体系能够稳产或增产9%,净收益相似或增加2210 ￥ ha-1,氮肥偏生产力显著提高12～25%,单位面积碳排放可以减少252 kg CO2eqha-1。考虑诊断效率与大面积推广应用,本研究推荐基于无人机遥感的寒地水稻精准管理体系。