水稻是我国重要的粮食作物之一，为我国60%的人口提供食物来源。杂种优势利用是提高水稻产量的重要途径，特别是在粳稻杂交稻方面，其潜在的增产效果备受关注。随着杂交育种技术的不断进步，通过利用粳稻的杂种优势来提升单产水平，是北方粳稻生产发展的重要途径。氮素作为水稻生长中关键的营养元素，与水稻的高产有着密切的关系。我国东北地区是主要的粳稻种植区，因其全年光照和温度的不足，导致该地区粳稻的产量潜力受到了一定程度的限制。目前，在东北地区关于氮肥管理对寒地粳稻杂交稻品种的生长发育和产量形成还少有研究。因此，本研究于2023年在黑龙江省哈尔滨市闫家岗农场进行大田试验，以2个粳稻杂交稻品种创优31、天隆优619和2个常规粳稻空育131、松粳22为试验材料，设置6个氮肥水平，分别为N0（0 kg hm^-2）、N1（45 kg hm^-2）、N2（90 kg hm^-2）、N3（135 kg hm^-2）、N4（180 kg hm^-2）和N5（225 kg hm^-2）。探究在不同氮肥管理下粳稻杂交稻品种在东北地区的产量和氮素利用效率（NUE）表现，阐明其产量形成的生理机制及高产相关的重要农艺性状。同时，利用无人机遥感对水稻长势实时监测及产量精准预测进行初步探索，为优化东北地区粳稻杂交稻的氮肥管理提供坚实的理论依据，同时为粳稻杂交稻的高产高效栽培提供重要的技术支持。本试验主要结果如下：

（1）从物质生产与分配角度分析，在齐穗-成熟期粳稻杂交稻品种具有较高的干物质重和收获指数，提高了干物质积累能力，从而实现了产量的提高。在齐穗-成熟期粳稻杂交稻品种的平均干物质积累达6.45 t hm^-2，高于常规粳稻（6.01 t hm^-2）。此外，合理的株高、较大的分蘖数、适宜的叶面积指数和SPAD值都是提高粳稻杂交稻品种产量的关键。对于氮肥管理而言，在不同氮肥处理下，空育131和创优31在分蘖期、幼穗分化期、齐穗期和成熟期的群体干物质积累呈先增加后下降的趋势，在N3处理下达到最大值，松粳22和天隆优619的群体干物质积累则随着施氮量的增加而增加，在N5处理下达到最大值。

（2）从产量方面来看，在不同氮肥处理下粳稻杂交稻品种的平均产量均显著高于常规粳稻，产量平均增加了25.6%。就氮肥管理而言，随施氮量的增加，空育131和创优31的产量表现为先升高后下降，在N3处理下达到最大值，分别达到5.07 t hm^-2和8.48 t hm^-2。松粳22和天隆优619的产量呈现逐渐上升的趋势，在N5处理下达到最大值，分别达到6.85 t hm^-2和7.87 t hm^-2。从产量构成因素来看，粳稻杂交稻品种的产量优势主要表现在其具有较高的每穗粒数和结实率。与N0处理相比，施氮量的提升可以促进水稻颖花分化，增加单位面积穗数和每穗粒数，从而提高水稻产量。但对于空育131和创优31这2个品种来说，氮肥施入过量会导致群体过大，削弱个体优势，出现产量构成因素之间矛盾突出、产量不增反降的现象。相比之下，N3处理更有利于协调产量构成因素之间的矛盾同时达到增量的效果。

（3）就NUE而言，在不同氮肥处理下粳稻杂交稻品种的氮肥农学利用率（AE_N）和偏生产力（PFP_N）显著高于常规粳稻。在不同施氮量下，四个品种的AE_N和PFP_N均受到显著影响。PFP_N随施氮量增加而降低，且N5处理下的PFP_N显著低于其它施氮处理，但施氮量对AE_N影响较小。

（4）在植被指数方面，不同时期的植被指数均与水稻产量显著相关。在不同氮肥处理下，常规粳稻和粳稻杂交稻品种的归一化植被指数（NDVI）、绿色归一化植被指数（GNDVI）、土壤调整植被指数（SAVI）、优化土壤调整植被指数（OSAVI）、差值植被指数（DVI）和结构不敏感色素指数（SIPI）值均受到显著影响。在分蘖期、幼穗分化期和齐穗期与N0处理相比，随着施氮量升高，不同处理的各植被指数值均提高，且N4和N5处理显著高于其它处理，N4和N5处理之间差异不显著。在成熟期由于叶片变黄，各植被指数存在下降趋势且各处理之间差异不显著。

综上所述，相比于常规粳稻，粳稻杂交稻品种在产量和NUE方面表现更为突出，其中创优31表现出高产高效特征，适宜在东北地区大面积推广种植。N3（135 kg hm^-2）处理是创优31高产高效栽培的优化氮肥管理方式。

水稻是我国重要的粮食作物之一，为我国60%的人口提供食物来源。杂种优势利用是提高水稻产量的重要途径，特别是在粳稻杂交稻方面，其潜在的增产效果备受关注。随着杂交育种技术的不断进步，通过利用粳稻的杂种优势来提升单产水平，是北方粳稻生产发展的重要途径。氮素作为水稻生长中关键的营养元素，与水稻的高产有着密切的关系。我国东北地区是主要的粳稻种植区，因其全年光照和温度的不足，导致该地区粳稻的产量潜力受到了一定程度的限制。目前，在东北地区关于氮肥管理对寒地粳稻杂交稻品种的生长发育和产量形成还少有研究。因此，本研究于2023年在黑龙江省哈尔滨市闫家岗农场进行大田试验，以2个粳稻杂交稻品种创优31、天隆优619和2个常规粳稻空育131、松粳22为试验材料，设置6个氮肥水平，分别为N0（0 kg hm^-2）、N1（45 kg hm^-2）、N2（90 kg hm^-2）、N3（135 kg hm^-2）、N4（180 kg hm^-2）和N5（225 kg hm^-2）。探究在不同氮肥管理下粳稻杂交稻品种在东北地区的产量和氮素利用效率（NUE）表现，阐明其产量形成的生理机制及高产相关的重要农艺性状。同时，利用无人机遥感对水稻长势实时监测及产量精准预测进行初步探索，为优化东北地区粳稻杂交稻的氮肥管理提供坚实的理论依据，同时为粳稻杂交稻的高产高效栽培提供重要的技术支持。本试验主要结果如下：

（1）从物质生产与分配角度分析，在齐穗-成熟期粳稻杂交稻品种具有较高的干物质重和收获指数，提高了干物质积累能力，从而实现了产量的提高。在齐穗-成熟期粳稻杂交稻品种的平均干物质积累达6.45 t hm^-2，高于常规粳稻（6.01 t hm^-2）。此外，合理的株高、较大的分蘖数、适宜的叶面积指数和SPAD值都是提高粳稻杂交稻品种产量的关键。对于氮肥管理而言，在不同氮肥处理下，空育131和创优31在分蘖期、幼穗分化期、齐穗期和成熟期的群体干物质积累呈先增加后下降的趋势，在N3处理下达到最大值，松粳22和天隆优619的群体干物质积累则随着施氮量的增加而增加，在N5处理下达到最大值。

（2）从产量方面来看，在不同氮肥处理下粳稻杂交稻品种的平均产量均显著高于常规粳稻，产量平均增加了25.6%。就氮肥管理而言，随施氮量的增加，空育131和创优31的产量表现为先升高后下降，在N3处理下达到最大值，分别达到5.07 t hm^-2和8.48 t hm^-2。松粳22和天隆优619的产量呈现逐渐上升的趋势，在N5处理下达到最大值，分别达到6.85 t hm^-2和7.87 t hm^-2。从产量构成因素来看，粳稻杂交稻品种的产量优势主要表现在其具有较高的每穗粒数和结实率。与N0处理相比，施氮量的提升可以促进水稻颖花分化，增加单位面积穗数和每穗粒数，从而提高水稻产量。但对于空育131和创优31这2个品种来说，氮肥施入过量会导致群体过大，削弱个体优势，出现产量构成因素之间矛盾突出、产量不增反降的现象。相比之下，N3处理更有利于协调产量构成因素之间的矛盾同时达到增量的效果。

（3）就NUE而言，在不同氮肥处理下粳稻杂交稻品种的氮肥农学利用率（AE_N）和偏生产力（PFP_N）显著高于常规粳稻。在不同施氮量下，四个品种的AE_N和PFP_N均受到显著影响。PFP_N随施氮量增加而降低，且N5处理下的PFP_N显著低于其它施氮处理，但施氮量对AE_N影响较小。

（4）在植被指数方面，不同时期的植被指数均与水稻产量显著相关。在不同氮肥处理下，常规粳稻和粳稻杂交稻品种的归一化植被指数（NDVI）、绿色归一化植被指数（GNDVI）、土壤调整植被指数（SAVI）、优化土壤调整植被指数（OSAVI）、差值植被指数（DVI）和结构不敏感色素指数（SIPI）值均受到显著影响。在分蘖期、幼穗分化期和齐穗期与N0处理相比，随着施氮量升高，不同处理的各植被指数值均提高，且N4和N5处理显著高于其它处理，N4和N5处理之间差异不显著。在成熟期由于叶片变黄，各植被指数存在下降趋势且各处理之间差异不显著。

综上所述，相比于常规粳稻，粳稻杂交稻品种在产量和NUE方面表现更为突出，其中创优31表现出高产高效特征，适宜在东北地区大面积推广种植。N3（135 kg hm^-2）处理是创优31高产高效栽培的优化氮肥管理方式。

Rice is one of the important food crops in China, providing a source of food for 60% of the population. The utilization of heterosis is a crucial approach to increase rice yield, especially in japonica hybrid rice, where its potential yield-increasing effects have attracted much attention. With continuous advancements in hybrid breeding technology, leveraging the heterosis of japonica rice to enhance yield per unit area has become a significant pathway for the development of japonica rice production in northern China. Nitrogen, as a key nutritional element in rice growth, is closely related to high rice yield. The northeastern region of China is a major japonica rice planting area. However, due to insufficient sunlight and temperature throughout the year, the yield potential of japonica rice in this region is somewhat limited. Currently, there is limited research on the effects of nitrogen fertilizer management on the growth, development and yield formation of cold-tolerant japonica hybrid rice varieties in northeastern China.Therefore, this study conducted a field experiment in Yanjiagang Farm, Harbin City, Heilongjiang Province in 2023. The japonica hybrid rice varieties Chuangyou31 and Tianlongyou619, as well as the conventional japonica rice varieties Kongyu131 and Songjing22, were used as experimental materials. Six nitrogen fertilizer levels were set: N0 (0 kg hm^-2), N1 (45 kg hm^-2), N2 (90 kg hm^-2), N3 (135 kg hm^-2), N4 (180 kg hm^-2) and N5 (225 kg hm^-2). This study aimed to investigate the yield and nitrogen use efficiency (NUE) of japonica hybrid rice varieties in northeastern China under different nitrogen fertilizer management practices, elucidating the physiological mechanisms underlying yield formation and important agronomic traits related to high yield. Additionally, a preliminary exploration was conducted using unmanned aerial vehicle (UAV) remote sensing for real-time monitoring of rice growth and accurate prediction of yield, providing a solid theoretical basis for optimizing nitrogen fertilizer management in japonica hybrid rice in northeastern China. Furthermore, this study offers important technical support for the high-yield and efficient cultivation of japonica hybrid rice.The main results of this experiment are as follows:

(1) From the perspective of material production and distribution, japonica hybrid rice varieties exhibited higher dry matter weight and harvest index during the heading to physiological maturity period, enhancing their dry matter accumulation ability and ultimately leading to increased yields. The average dry matter accumulation of japonica hybrid rice varieties reached 6.45 t hm^-2, surpassing that of conventional japonica rice (6.01 t hm^-2). Additionally, optimal plant height, larger tiller number, suiTab. leaf area index and SPAD values were all crucial for increasing the yield of japonica hybrid rice varieties. Regarding nitrogen fertilizer management, the population dry matter accumulation of Kongyu131 and Chuangyou31 exhibited a trend of initial increase followed by a decline under different nitrogen fertilizer treatments, peaking under the N3 treatment. Conversely, the population dry matter accumulation of Songjing22 and Tianlongyou619 increased with increasing nitrogen application, reaching a maximum under the N5 treatment.

(2) In terms of yield, the average yield of japonica hybrid rice varieties was significantly higher than that of conventional japonica rice under different nitrogen fertilizer treatments, with an average increase of 25.6%. Regarding nitrogen fertilizer management, the yield of Kongyu131 and Chuangyou31 initially increased and then decreased with increasing nitrogen application, peaking under the N3 treatment at 5.07 t hm^-2 and 8.48 t hm^-2, respectively. Conversely, the yield of Songjing22 and Tianlongyou619 gradually increased with nitrogen application, reaching a maximum under the N5 treatment at 6.85 t hm^-2 and 7.87 t hm^-2, respectively. From the perspective of yield components, the yield advantage of japonica hybrid rice varieties was primarily attributed to their higher grain number per panicle and seed setting rate. Compared to the N0 treatment, increased nitrogen application promoted the differentiation of rice spikelets, increasing the number of panicles and grains per unit area, thereby enhancing rice yield. However, excessive nitrogen application in Kongyu131 and Chuangyou31 led to overcrowding, weakening individual advantages, and resulting in conflicting yield components and decreased yields. In contrast, the N3 treatment was more conducive to balancing the contradictions among yield components while achieving incremental effects.

(3) Regarding NUE, the agronomic nitrogen use efficiency (AE_N) and partial factor productivity (PFP_N) of japonica hybrid rice varieties were significantly higher than those of conventional japonica rice under different nitrogen fertilizer treatments. Both AE_N and PFP_N were significantly affected by nitrogen application rates in all four varieties. PFP_N decreased with increasing nitrogen application and PFP_N under the N5 treatment was significantly lower than that under other treatments. However, nitrogen application had a relatively minor impact on AE_N.

(4) In terms of vegetation indices, significant correlations were observed between vegetation indices at different stages and rice yield. Under various nitrogen fertilizer treatments, significant changes were observed in the normalized difference NDVI, GNDVI, SAVI, OSAVI, DVI and SIPI values of both conventional japonica rice and japonica hybrid rice. Compared to the N0 treatment, the values of all vegetation indices increased with increasing nitrogen application during the tillering, young panicle initiation and heading stages. Significant differences were observed between the N4 and N5 treatments, which were higher than other treatments, but no significant differences were observed between N4 and N5. During the maturity stage, due to leaf yellowing, all vegetation indices exhibited a decreasing trend with no significant differences among treatments.

In summary, japonica hybrid rice varieties exhibited superior performance in terms of yield and NUE compared to conventional japonica rice. Among them, Chuangyou31 demonstrated high yield and efficiency characteristics, making it suiTab. for widespread cultivation in Northeast China. The N3 (135 kg hm^-2) treatment was identified as an optimized nitrogen fertilizer management strategy for achieving high yield and efficiency in Chuangyou31.

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