水稻是我国最重要的粮食作物之一。稻谷产量占全国谷物总产的40％以上，而全国有60％以上的人口以大米为主食，因此保证水稻高产与稳产对我国粮食安全具有重大意义。　　 本研究利用多个20年以上的长期定位试验，并结合当地逐日气象资料，目的在于研究长期不同施肥制度下水稻产量、产量趋势、肥料利用效率以及土壤肥力变化特征及其形成机制。此外，本研究另一个目的在于研究不同施肥制度下水稻土物理结构变化特征及其对水稻产量的影响。研究结果如下：　　 与无肥对照相比，各施肥处理均具有显著的增产效应。氮磷钾三元均衡施肥不仅有利于提高水稻产量，同时还能提高水稻产量的稳定性。进贤有机肥试验地结果表明，在过去的27年间，二倍绿肥(T4)处理和绿肥加稻草处理(T8和T9)收获产量与全量化肥处理(NPK)基本相同(差异小于2％)，然而其化肥氮、磷、钾用量比全量化肥处理用量分别减少了56％、60％和72％。南昌试验结果表明，在氮肥施用量相同条件下，有机肥无机肥配施比纯粹施用化肥更有利于水稻产量的提高。产量趋势分析结果表明，在肥料投入量充足的条件下，各试验地水稻产量总体变化趋势较为平缓。进贤化肥试验地N、K、NK处理以及祁阳试验地NPK、OM、PK+OM处理水稻产量出现显著下降趋势的原因在于肥料投入量的不足。由于水稻产量存在显著的年际变异，本研究中有机肥对水稻产量趋势的促进作用也因此被掩盖。但是通过分析处理间相对产量的方法可以发现有机肥对相对产量趋势(相对于NPK)具有显著的促进作用。　　 进贤有机肥长期定位试验结果表明，在平衡施肥条件下，肥料投入量越高，其肥料总体利用率越低(NPK总利用率)。比较而言，施用绿肥处理(T3)以及绿肥加稻草处理(T8和T9)肥料总体农学利用效率显著高于全量化肥处理(NPK)。进贤化肥长期定位试验以及南昌长期定位试验结果表明，三元平衡施肥不仅有利于肥料利用率的提高，同时还能获得较高的经济收益。此外，单一肥料利用率的变化趋势受不同肥料处理影响显著，且在早稻和晚稻季节呈现出显著差异。　　 三个长期定位试验的研究结果均表明施用有机肥对土壤容重和孔隙影响显著，而化肥处理对土壤容重以及孔隙的影响相对较小。与无肥对照以及单施化肥处理相比，施用有机肥能够显著降低土壤容重，增加土壤孔隙。此外，长期施肥对土壤有机碳、全氮、碱解氮、全磷以及Olsen磷含量影响显著，但对土壤pH和土壤全钾含量影响并不显著。其中，长期施用有机肥对土壤有机碳含量的影响较长期施用化肥明显；在施氮量相同时，施入有机氮比施入无机氮更有利于土壤氮素的积累。田间调查发现，导致化肥试验地土壤紧实度变化的直接原因是土壤中含有较多的紧实土壤团块。而施用有机肥能够显著减少紧实土壤团块含量，降低土壤紧实度。　　 在过去的20多年间，本研究所在区域正经历了一个显著的变暖过程，但长期定位试验水稻产量与温度因子间并没有显著的相关关系(P＞0.05)。进贤试验地研究结果表明平衡施肥处理水稻产量与降水量之间呈现显著的负相关关系。与晚稻季节相比，早稻季节水稻产量与气象因子之间的相关性更为显著。而与各生育期气象因子相比，水稻产量与整个水稻生长期气象因子相关性相对较好。　　 综上所述，本研究得到如下结论：与全量化肥处理相比，配施有机肥具有持续增产效应；化肥本身并不是导致土壤结构变化的直接原因，减少有机肥的投入会对土壤物理性质产生显著影响。在不同施肥制度下，稻田系统中土壤物理性质及农化性质存在显著差异，稻田生态系统生产力及其持续性也因此发生改变。综合考虑本研究中各肥料处理水稻产量、产量变化趋势以及土壤性质变化特征可以看出氮磷钾平衡施肥以及有机肥无机肥配施对维持水稻产量及其持续性具有重要意义。