В конфиге уровень error_log был задан равным debug. Если заменить его на info, то проблема исчезает, и все эти сообщения не пишутся. При этом и в том, и в другом случае опция rewrite_log нигде не была указана.
И непонятно, почему сообщения модуля rewrite, являясь отладочными ([debug]) в логах (см. мой первый пост) помечались как [notice]. Это как раз и смутило. Думал, что переключив error_log в info, ничего не изменится, т.к. notice - более высокий уровень.