党的十九大提出生态优化、绿色发展理念,其中化肥减量增效是重要内容,目前化肥减量增效主要集中在对氮肥用量的调控。河南省连续14年实现年粮食产量超千亿斤,但存在盲目施氮和氮肥用量过大现象,氮肥长期的不当投入严重损害了生态环境,也使部分地区施氮的增产潜力缩减。在此背景下是否应大幅度降低氮肥用量,减量应该在什么基础上减,以及该如何确定适用当前农业生产的施氮量成为主要问题。本研究综合河南省“3414”田间试验、土壤调查、土壤肥力农化样点分析以及三区示范等多源数据,引入空间分析视角,利用机器学习、地统计学、地图对比等方法,解析氮产量反应与土壤氮含量的关系,计算土壤供氮量和土壤氮校正系数,分析其影响因素。基于解析结果,计算土壤-作物系统氮平衡下的理论施氮量,并对当前河南省小麦施氮的合理性进行评价,根据评价结果提出施肥建议,以期减少氮肥的不当施用。主要结论如下:（1）河南省小麦产量较高的区域主要集中在豫东、豫中、豫北,产量较低的区域在豫西、豫南;小麦缺氮和氮磷钾配施时的总产量均表现出较高的空间相似性,产量空间分布主要取决于气候、土壤等地理资源的差异,有稳定的格局,施肥不能改变上述因素主导的宏观规律;河南省小麦季氮产量反应多集中在1300-2400 kg/hm~2,豫南、豫西和豫中部分地区氮产量反应高,而豫北地区氮产量反应低。（2）河南省1980s和2010s各层土壤全氮的空间分布存在明显的区域性差异,山地丘陵区全氮含量均大于平原区,且不同土壤类型间差异明显。土壤剖面全氮含量随着深度加深而有所下降,深度越深,含量相对趋于稳定;30年间,河南省0-15 cm土壤全氮增长明显的区域集中是东部平原的潮土、西南盆地的砂姜黑土和淮河南部的水稻土,即河南粮食生产核心区。15-30 cm的主要增长区收缩至黄河沿岸,系壤质潮土和砂质潮土分布区,此外,淮河沿岸水稻土15-30 cm存在零星的增长区。30 cm以下土壤全氮含量变化幅度较低。（3）小麦氮产量反应与土壤全氮含量、土壤全氮增量都呈弱相关,与0-15 cm、15-30 cm、30-60 cm、60-100 cm土层的相关系数依次为-0.14、-0.19、-0.16、-0.21,与0-15 cm、0-30 cm全氮增量相关系数分别为-0.17、-0.11,而与土壤供氮量相关性较大,相关系数达-0.45。即氮产量反应由土壤全氮含量和土壤氮校正系数共同决定;土壤氮校正系数受土壤性质和气候的调控,有明显的空间分布规律,不同土壤类型间有显著差异,潮土最大,水稻土最小。（4）当前背景下,为保持土壤氮库平衡和维持作物长期产量,理论施氮量可由目标产量与百公斤收获物需氮量确定;河南省基本不存在氮肥不足区域,豫北、豫东的黄河沿岸、豫南淮河沿岸以及豫西东部大多地区氮肥用量需减量优化,可在原有基础上每亩地减少3-6 kg,豫北的濮阳和鹤壁,豫南的信阳减氮量可在每亩地6-8 kg;对于没有进行测土试验的区域,可根据理论施氮量计算氮肥用量,对于有较多测土试验数据支撑的区域,结合理论施氮量进行微调,以选取适合当地生产实际的最佳氮肥用量。