本文采用“3414”二次回归最优设计试验方案,在雅安市陇西河上游流域,通过田间试验,探讨了氮、磷、钾肥对水稻分蘖动态、株高、产量、产量构成因素、营养品质、氮磷钾素吸收利用情况和土壤养分变化的影响,以及产量与水稻最高茎蘖数、株高、产量构成因素、蛋白质含量及水稻器官养分含量的关系,以便探索出一套高产优质的平衡施肥模式,达到防治农业面源污染的目的。研究结果表明:增施氮肥可显著增加水稻的分蘖数量,使群体规模迅速扩大,还伴随着株高的增高。在一定的施磷量范围内,每穴茎蘖数均随着磷肥用量的增加而增加。但是过量施用氮磷钾肥均导致分蘖数量下降。水稻产量与最高茎蘖数、株高间分别表现为显著、极显著的二次曲线关系。14个处理组合中,以处理7（N₂P₃K₂）水稻产量最高,比不施肥的处理增产32.04%,是本试验条件下水稻施肥增产的最佳组合。氮磷钾肥配施可增加水稻的产量,其中对水稻产量影响最大的因素是氮,其次是钾,磷最小,对施肥方案的编码值与产量结果经计算,建立了氮（x₁）、磷（x₂）、钾（x₃）三种肥料用量与产量的回归模型:y=4351.93+10.90887x₁-3.91039x₂+6.711812x₃-0.02022x₁²+0.003387x₂²-0.01909x₃²+0.008194x₁x₂-0.02628x₁x₃+0.010788x₂x₃;并进行寻优,获得水稻产量≥5 600 kg/hm²的优化施肥方案为:纯氮用量259.18～265.82 kg/hm²,纯磷用量165.13～170.87kg/hm²,纯钾用量43.12～46.88 kg/hm²。产量构成因素中,受氮肥影响最大的是千粒重,其次为每穗粒数;每穗粒数受磷肥影响最明显,另外,受钾肥影响最大的是有效穗数和结实率。有效穗数、千粒重与产量间呈极显著二次回归关系。14个处理中,以处理11（N₃P₂K₂）稻米的蛋白质含量最高,施氮有利于稻米蛋白质含量的提高,蛋白质含量随着磷肥、钾肥施用的增加均呈现先降低后升高的趋势,稻米蛋白质含量与水稻产量的关系表现为极显著二次函数关系。处理6稻米的铁含量最高,处理1的铜含量最高,处理5稻米的锰、锌、钙、镁含量均最高。稻米中铁、锰、铜、锌、钙、镁的平均含量高低顺序为镁＞钙＞锌＞锰＞铁＞铜;不同处理间稻米中铁的变异系数最大,其次为铜,镁的变异系数最小。随着施氮量的增加,稻米中除了锰含量先降低后升高外,铁、铜、锌、钙、镁的含量都先升高后降低。稻米中铁、锌、钙、镁含量都是随着磷肥的增加先升高后降低,而施磷对稻米中锰和铜的含量影响不明显。稻米中铁、锌、钙、镁含量随施钾量的增加先升高后降低;适量增施钾肥有利于提高稻米中锰、铜含量。水稻总吸收氮磷钾量,基本上随着施氮磷钾量的增加而增加,而肥料回收率降低。施氮增多,降低了氮素、磷素干物质生产效率;施磷肥对氮素、钾素的吸收利用均无明显影响。施钾肥利于水稻钾素的吸收累积,但对水稻氮素的吸收无明显影响。另外,水稻产量与叶鞘含氮率、叶片含氮率、叶鞘含磷率、茎秆含磷率均呈一元二次函数关系。种植后,各试验处理土壤碱解氮、速效钾含量均不同程度有所提高;土壤全磷含量均不同程度降低;土壤全氮含量,除了处理6、7、8、11、12略有上升外,其它试验处理的全氮含量均有不同程度下降;而土壤有效磷含量变化差异很大。土壤碱解氮的含量与施氮量极显著正相关。土壤有效磷含量与磷肥用量极显著正相关;施氮对土壤有效磷的含量有显著影响;土壤速效钾含量与钾肥施用量极显著正相关。雅安市陇西河上游流域稻田面积约1 059.33hm²。根据我们对水稻优化施肥方案的研究,如果此模型能够在该区进行推广,则少施用尿素26.90t,过磷酸钙80.59t,氯化钾4.55t,减少富营养化的源头,从而防治面源污染。