水稻氮高效基因型根系分泌物中有机酸和氨基酸的变化特征

采用溶液培养试验,研究水稻氮高效基因型在不同供氮水平下,根系分泌物中有机酸和氨基酸种类及含量的变化情况,并探讨其与氮素利用效率之间的关系。结果表明: 1）水稻氮高效基因型氮积累量随着供氮水平的降低明显下降,而氮素利用效率显著提高; 在供氮水平为20 mg/L时,高效基因型具有较高的氮积累量,且氮素利用效率较低效基因型高42.9%（分蘖期）和21.4%（拔节期）。 2）草酸为高效基因型根系分泌的主要有机酸种类,其分泌量占有机酸总量的80%以上,其次是乙酸和柠檬酸; 有机酸分泌总量和草酸分泌量在分蘖期和拔节期随供氮水平的降低而降低,乙酸和柠檬酸分泌量在拔节期也呈相同趋势; 相同供氮水平下,高效基因型有机酸分泌总量均显著低于低效基因型,且在20 mg/L时差异明显。 3）丙氨酸为高效基因型根系分泌的主要氨基酸种类,其分泌量占氨基酸总量的50%以上,其次是丝氨酸、 谷氨酸、 天冬氨酸、 苯丙氨酸、 甘氨酸和苏氨酸,且氨基酸分泌总量和各组分氨基酸分泌量均随供氮水平的降低而降低; 在低氮水平（10 mg/L和20 mg/L）下,高效基因型氨基酸分泌总量均显著低于低效基因型。4）在分蘖期和拔节期,水稻根系分泌有机酸和氨基酸总量与氮素利用效率均呈显著或极显著负相关,有机酸分泌组分中的草酸和氨基酸分泌组分的天冬氨酸分泌量与氮素利用效率也呈显著或极显著负相关。以上结果表明,低氮条件下水稻氮高效基因型氮效率优势明显,高效基因型氮素利用效率高,有利于体内同化物质的合理分配。     

氮高效吸收水稻磷素吸收利用的特点

为探究氮高效水稻磷素吸收利用的基本特点及其与氮素吸收的关系。在大田条件下,于2012-2013年,以114个染色体单片断代换系水稻为供试材料,研究其产量、氮磷吸收利用等性状,并以成熟期吸氮量和产量将供试材料聚类分成6种不同氮效率类型水稻。结果表明,供试群体成熟期吸磷量差异较大,变幅为2.54~5.46 g·m^-2;氮高效水稻成熟期吸磷量显著高于其他氮效率水稻,增幅达8.99%~47.24%;氮高效水稻结实期总吸磷量显著高于其他类型水稻,各器官吸磷量也有相似的趋势;氮高效水稻单茎吸磷量、干物质量大;吸磷量影响因子对成熟期吸磷量的贡献表明,结实期吸磷量、穗吸磷量、全株含磷率、单穗吸磷量、吸磷强度均高于同组因子,通径分析与相关分析结果一致;氮高效水稻磷素利用效率除吸磷增量籽粒生产效率显著高于其他类型外,其他各指标均处于中等或较低水平;成熟期吸磷量和吸氮量均对产量有正向促进作用,吸氮量贡献更大。综上,氮高效水稻无论是全株还是各器官成熟期磷素吸收量均较大,结实期表现的更明显,但磷素利用效率中等;氮高效水稻磷素吸收能力强与其单茎吸收量、吸氮强度大有密切关系;氮高效水稻磷素吸收与氮素吸收密切相关。本研究结果为水稻磷素高效吸收利用提供了理论参考。     

小黑麦氮利用效率基因型差异及评价

为小黑麦氮高效基因型育种提供依据,以31个代表不同遗传背景的小黑麦品种为对象,采用盆栽试验,设低氮和正常供氮2个处理,对小黑麦在分蘖期、拔节期和最佳刈割时期抽穗期的氮素利用效率和相关性状指标进行研究。结果表明,小黑麦的氮素利用效率在低氮和正常供氮条件下都有较大的基因型差异,并在抽穗期时变异系数达到最大（低氮条件下CV为19.07 %,正常供氮为19.50 %）。根据小黑麦在两供氮条件下不同生育期的氮素利用效率可将小黑麦分为3个类型:氮高效利用基因型,氮低效利用基因型和中间类型,并由此确定氮高效利用基因型为:CIxt82、PI429186和PI429228,氮低效利用基因型为:CIxt74、CIxt75、CIxt76、PI428955、PI587238和PI587241。小黑麦株高与地上部生物量在两供氮条件下各生育期表现出氮高效利用基因型高于氮低效利用基因型的趋势。相关性分析表明,小黑麦株高和地上部生物量与氮素利用效率呈现较强的正相关性。因此,这两个植株性状可作为小黑麦氮高效利用基因型评价的辅助指标。     

夏玉米污水灌溉时水分与氮素利用效率的研究

用田间实验研究污水灌溉条件下夏玉米水分与氮素的利用效率。试验设置了高、中、低3个不同灌水水平下的9个对比处理，结果表明：灌水量、灌溉水质、施肥量对夏玉米叶面积指数、株高和产量的影响很小；不同灌溉水量条件下，污水灌溉夏玉米的耗水规律与清水灌溉的耗水规律十分接近，且累积耗水量随灌溉水量的增大而增加；水分利用效率与灌溉水质和施肥无关，仅随灌溉水量的增加而减少。清水灌溉处理玉米的吸氮量高于污水灌溉处理玉米的吸氮量；氮的利用效率与灌水量和施肥无关，仅与灌溉水质有关，且污水灌溉氮的利用效率高于清水灌溉氮的利用效率。     

不同生育期类型水稻对稻田土壤基础供氮量的响应

以长江中下游地区5种生育期类型水稻为材料,于大田条件下研究了不施氮肥水平下不同生育类型水稻对土壤氮吸收的差异.以明确不同生育类型水稻对稻田土壤基础供氮能力的响应.结果表明,土壤基础供氮量随着水稻生育期的延长而增加,中熟晚粳分别比早熟中粳、中熟中粳、迟熟中粳和早熟晚粳高28.99%,18.18%,9.27%和6.06%,表明生育期长的晚粳较中粳对土壤氮素的吸收能力强.土壤氮素利用效率和土壤氮素收获指数,在中粳间的变化规律一致,即随生育期的延长呈先增加后降低的趋势;在晚粳间的变化趋势则表现为,随生育期的延长土壤氮素利用效率增加,土壤氮素收获指数类型问的差异较小.相关分析表明,土壤基础供氮量与基础产量呈极显著的正相关关系,与土壤氮素利用效率和土壤氮素收获指数呈显著或极显著负相关关系.说明土壤基础供氮能力的高低决定着基础产量水平,同时制约着土壤氮素利用效率和氮素收获指数的大小.     

不同比例有机无机氮配施对长期稻麦轮作体系中水稻产量和氮素吸收利用的影响

【目的】研究有机无机氮肥配比对南方稻麦轮作体系中水稻产量、氮素吸收利用的影响,以期为实现水旱轮作体系中水稻的高产高效和有机无机肥料的科学配施提供理论基础和科学依据。【方法】依托水稻-冬小麦轮作体系,以常规施氮量(225 kg N hm^-2)为基准,在水稻季设置不施肥(CK)、100%化肥氮(CF)、75%化肥氮+25%有机肥氮(25%M)、50%化肥氮+50%有机肥氮(50%M)、25%化肥氮+75%有机肥氮(75%M)以及100%有机肥氮(100%M)6个处理,在第7个轮作周期水稻季分析水稻产量、氮素吸收量、氮素利用效率、氮平衡以及土壤碳氮含量的变化。【结果】相比对照处理,施肥处理提高了水稻的产量和吸氮量。水稻产量和籽粒吸氮量均随着有机肥占比的增加而呈先上升后下降的趋势。25%M处理下水稻产量和吸氮量最高,但与CF处理无显著差异。施肥处理的水稻氮素表观利用率变化范围在29.4%～50.0%之间,偏生产力范围为51.5～57.1 kg kg^-1之间,其中以25%M处理下氮素效率最高。相比对照处理,不同施肥处理均降低氮素内部利用率,但不同施肥处...     

不同氮肥水平下水稻产量以及氮素吸收、利用的基因型差异比较

采用田间试验在施氮量为06、0、120、1802、40、3003、60.kg/hm27个水平下研究了不同水稻子粒产量、产量构成因子以及氮素吸收和利用的差异。结果表明,水稻品种4007的子粒产量在各个施氮水平下显著高于品种ELIO对氮肥的响应度高。施氮水平显著影响子粒产量构成因子。有效穗数与子粒产量存在显著正相关:ELIO和4007的相关系数(r)分别为0.839**和0.933**,表明有效穗数对水稻子粒产量起着非常重要的作用。本试验条件下,ELIO和4007获得最高产量所需的有效穗数分别为332、561个/m2;两者的氮素吸收效率在各施氮素水平下差异很小,均随着施氮量的增加而增加,而氮素利用效率均随着施氮量的增加而下降。4007的氮素利用效率在各个施氮水平下显著高于ELIO,较高的氮素收获指数(NHI)是主要原因之一。水稻氮素利用效率与成熟期茎秆、叶片的氮含量显著负相关,说明开花期后植物将吸收的氮素从营养器官有效地转运到子粒中是氮素利用效率高的重要原因之一。     

小麦氮素利用效率的基因型差异研究

研究了植株生长和产量性状差异很大的58个小麦基因型的氮素营养和利用效率。结果表明,开花期和成熟期植株各器官的含氮量和氮积累量,基因型之间差异显著;开花期剑叶含氮量与子粒含氮量呈显著正相关;每生产100公斤子粒需氦量,供试基因型变动于2.15～4.09公斤;氮收获指数的变幅为59.35％～82.89％,显示出小麦基因型在氮利用效率上的遗传差异。相关分析表明,每穗粒数、单蘖干物重、收获指数与氮效率比、氮利用效率呈显著正相关。     

秸秆还田条件下氮肥运筹对作物产量和氮肥利用效率的影响

研究秸秆直接还田条件下,水旱轮作区水稻和旱作区小麦的适宜氮肥施用量和氮肥运筹的组合,为秸秆还田后氮肥的合理施用提供依据。2014～2017年度在安徽省肥东县和太和县布置田间试验,比较不同施氮处理对作物产量和氮肥利用效率的影响。结果表明,与当地推荐氮肥用量和习惯运筹方式处理相比,在水稻和小麦上增加氮肥用量作物产量均未有显著提升;降低氮肥用量则显著降低了水稻产量,降幅在6.51%～10.25%间;降低氮肥用量时氮肥前移处理小麦产量并未下降。在水稻和小麦上推荐氮肥用量时氮肥前移处理(N_(210)M_(7/2/1)和N_(240)M_(8/2))均获得了较高产量,分别为10 066和7 583 kg/hm~2,与最高产量处理差异均不显著。氮肥农学利用率和偏生产力整体上随着氮肥用量的增加而降低;同一氮肥用量下,利用效率则表现为氮肥前移习惯基追比一次性基施。在推荐氮肥用量和高氮条件下,推荐氮肥用量时氮肥前移处理的农学利用率和偏生产力均处于最高水平,高氮各处理氮肥利用效率均较低。秸秆还田条件下,提高氮肥用量并不能显著提高水稻或小麦产量;推荐施氮量下氮肥前移在水稻和小麦上均获得较高的产量和氮肥利用效率,是目前推荐施氮量下的较优运筹方式。     

稻种资源的磷利用效率差异及其分类评价

采用溶液水培试验,以289份稻种资源为供试材料,探讨了相同供磷水平下水稻生物量与磷利用效率的品种差异,并通过对其进行系统分类与评价,进一步阐明水稻磷素吸收及其生物学性状与磷素利用效率的关系。结果表明:(1)在水稻分蘖期与拔节孕穗期,供试品种生物量与磷利用效率均存在较大变幅,生物量的变异系数分别达到36.03%和34.85%,磷利用效率的变异系数分别为15.80%和17.73%。(2)通过动态聚类将供试稻种资源分为5种磷利用效率类型,它们存在明显的基因型差异;在分蘖期及拔节孕穗期两个时期,Ⅰ类高效型的生物量分别是Ⅴ类低效型的3.22倍和3.08倍,而其磷素利用效率分别是Ⅴ类低效型的1.73倍和1.82倍。(3)磷高效型水稻和低效型水稻体内含磷量和磷积累量也呈现出显著的基因型差异,Ⅰ类磷高效型水稻相对Ⅴ类低效型含磷量较低,磷累积量高,能吸收利用有限的磷素,维持自身的生理代谢,并产生较大的生物量。(4)不同磷利用效率类型的水稻的生物学性状中株高及分蘖数体现出极显著的基因型差异,并与磷利用效率呈极显著的正相关关系。     

有机水稻品种产量、品质和氮素吸收利用的关系

Due to the relatively late start of organic rice (Oryza sativa L.) research in China, there is a still lack of systematic research on rice varieties, organic fertilizer management practices, and especially the mechanisms of nitrogen (N) uptake and utilization. Three rice varieties, Nanjing 5055, Nanjing 9108, and Nanjing 46, were grown at organic farming (OF) with three organic fertilizer levels (103.2, 160.8, and 218.4 kg N ha^-1) and conventional farming (CF) with regular chemical fertilizers. Rice grain yields, yield components, and quality, dry matter accumulation, and plant N were measured at different growth stages during the 2012 and 2013 growing seasons. Compared with CF, OF had a significantly reduced yield. Nanjing 9108 showed significant reductions in number of panicles per unit area and the percentage of filled grains, and had the lowest yield. The effects of fertilizer type and application rate on dry matter accumulation during the main growth periods were significant for all varieties. The N content and uptake of organically grown rice were lower compared with that of rice under CF. The N recovery efficiency and N agronomic efficiency were significantly lower, whereas N physiological efficiency and N partial factor productivity were greater under OF than under CF. Under OF, the processing quality showed a slight but insignificant decline, protein content and gel consistency increased, and amylose content decreased compared with those under CF. Correlation analysis showed that under OF, grain yield was significantly correlated with N uptake. The medium organic fertilizer level (160.8 kg N ha^-1) was found to be the optimum fertilizer treatment, and Nanjing 46 appeared to be the best variety for organic rice cultivation. To increase rice grain yields and reduce the potential risk of non-point source pollution in organic agriculture, further research is needed to improve the N use efficiency in organic rice cultivation.     

基蘖肥氮量与寒地水稻产量和氮效率的关系

在固定穗肥氮量(35 kg·hm~(-2))的条件下,研究基蘖肥氮量与寒地水稻产量和氮效率的关系。2011~2012年,设置基蘖肥氮量分别为30、65、85和115 kg·hm~(-2)的处理,并以不施氮为对照。测定了主要生育期水稻干物质、氮积累、产量和氮效率。结果表明:随着基蘖肥氮量的增加,水稻抽穗期前或拔节前的干物质积累量和氮积累量也相应增加,两者为显著的正相关;成熟期干物质积累量、氮积累与基蘖肥氮量呈显著的二次曲线关系,基蘖肥氮量太高反而不利于后期干物质和氮素积累;水稻产量和基蘖肥氮量呈二次曲线关系,收获指数亦随氮肥用量增加呈先增加后减小的趋势;氮素吸收效率、氮肥偏生产力和基蘖肥氮量呈显著负相关关系。2012年温度较高,因此产量和总氮积累均高于2011年。在试验的土壤条件下,平均基蘖肥氮量为64 kg·hm~(-2)较为适宜,基蘖肥用量增加虽没有造成减产,却使氮素大量损失,使氮效率降低,适宜的基蘖肥氮量是水稻高产和氮素高效利用的关键。     

氮肥优化管理协同实现水稻高产和氮肥高效

【目的】 研究不同氮肥管理方式对水稻生长、氮累积分配和产量的影响,为通过氮肥优化管理提高水稻产量和氮肥利用率提供理论依据。 【方法】 以江苏省如皋市农业科学研究所的长期定位田间试验（2008 年至今）为研究平台,以江苏省沿江及苏南地区主推水稻品种‘镇稻 11 号’为供试材料,设 3 种氮肥管理模式,即:不施氮肥对照（CK）、农民习惯施氮（N 350 kg/hm2,氮肥运筹为基肥∶分蘖肥∶促花肥 = 4:4:2,FFP）和氮肥优化管理（氮肥运筹为基肥∶分蘖肥∶促花肥:保花肥 = 4:2:2:2,OPTs）,其中氮肥优化管理包括优化施氮处理（N 240 kg/hm2,OPT）、优化替氮处理（OPT 施氮基础上,有机肥氮替代 20% 化肥氮,OPT1）和优化减氮再替氮处理（OPT 施氮基础上,先减氮 20% 再用有机肥氮替代 20%化肥氮,OPT2）,通过在水稻最大分蘖期、拔节期、开花期和成熟期采集地上部植株样品,分析生物量、产量、氮累积和氮转运及其相互关系的差异。 【结果】 OPTs 处理较 FFP 处理平均增产 8.4%,其原因是提高了水稻花后的氮累积和生物量,进而提高了水稻的穗粒数、结实率和千粒重。水稻氮累积和转运的结果表明,FFP 处理主要是通过增加花后植株体内氮转运来提高籽粒氮累积,而 OPTs 处理则主要是通过提高花后水稻植株氮累积来增加籽粒氮累积。同时,水稻氮肥利用率随施氮量的增加而降低,与 FFP 处理相比,OPTs 处理的氮肥偏生产力（PFP_N）、氮肥农学效率（AE_N）和氮肥回收效率（RE_N）分别平均提高 99.4%、137.6% 和 70.0%;且优化替氮处理（OPT1）在稳定增产的基础上仍可进一步提高水稻的氮肥利用率。另外,分析不同氮肥管理模式对水稻的产量贡献阶段可知,相较于 FFP 处理与 CK 处理间的氮肥低产低效阶段,氮肥优化管理则可实现从 FFP 提升到 OPTs 的高产高效阶段。 【结论】 利用氮肥总量控制、分期调控和适量有机替代的氮肥优化管理措施,可协同实现水稻高产和氮肥高效。      

Fate of Basal N Under Split Fertilization in Rice with 15N Isotope Tracer

Split fertilization strategy is popularly adopted in rice to synchronize soil nitrogen(N) supply and crop N demand. Attention has been paid more on mid-season topdressing N, but limited on basal N. A clearer understanding of the basal N fate under split fertilization is crucial for determining rational basal N split ratio to improve the yield and reduce the loss to environment. A two-year field experiment with two N rates of 150 and 300 kg Nha~(-1), two split ratios of basal N, 40% and 25%, and two rice varieties,Wuyunjing 23(japonica) and Y-liangyou 2(super hybrid indica), was conducted. Labelled ~(15) N urea was supplied in micro-plots as basal fertilizer to determine the plant uptake, translocation, soil residual, and loss of basal N fertilizer. The results showed that basal N absorbed by rice was only 1.6%–11.5% before tillering fertilization(8–10 d after transplanting), 6.5%–21.4% from tillering fertilization to panicle fertilization, and little(0.1%–4.4%) after panicle fertilization. The recovery efficiency of basal N for the entire rice growth stage was low and ranged from 18.7% to 24.8%, not significantly affected by cultivars or N treatments. Soil residual basal N accounted for 10.3%–36.4% and decreased with increasing total N rate and basal N ratio, regardless of variety and year. 43.8%–70.4% of basal N was lost into the environment based on the N balance. Basal N loss was significantly linearly positive related with the basal N rate and obviously enhanced by the increasing basal N ratio for both varieties in both 2012 and 2013. The N use efficiency and yield was significantly improved when decreasing the basal N ratio from 40% to 25%. The results indicated that the basal N ratio should be reduced, especially with limited N inputs, to improve the yield and reduce the N loss to the environment.     

减氮条件下高产水稻品种的产量形成和氮素利用特征

为探索通过品种改良实现在减少施氮的条件下维持水稻高产的可行性,明确减氮高产品种特征,本研究于2015-2016年在较当地高产高效栽培减氮三分之一(施氮量120 kg·hm^-2)的条件下,以粤晶丝苗2号为对照,分析了晶两优华占、盛泰优722、丰田优553、五优308、粤晶丝苗2号、4HD005、川优丝苗、恒丰优7011、国优9113、云氮4号、9311A/R672、荃香优6号、华润2号、五山丝苗、天优华占、深优513、两优336、春两优油占、盛泰优018、聚两优751共20个水稻品种的产量及其构成、分蘖动态、物质生产、源库特性和氮素吸收利用。结果表明,参试水稻品种间产量差异显著(P<0.01),2015年和2016年分别为4.99~7.18 t·hm^-2和6.22~7.73 t·hm^-2;产量较对照高10%以上的品种为2015年的晶两优华占、盛泰优722、丰田优553、五优308、恒丰优7011、国优9113、9311A/R672和荃香优6号,以及2016年的晶两优华占、盛泰优722、丰田优553、天优华占、深优513和聚两优751,其中晶两优华占(两年)、国优9113、荃香优6号、深优513和聚两优751的产量均超过7.00 t·hm^-2,且较对照高20%以上,表明通过品种改良实现减氮高产是可行的。在减氮条件下,水稻产量与总生物量、库容量均呈显著正相关,而与产量构成因子、单位面积茎蘖数、不同阶段物质积累量及叶源大小均无显著相关性。减氮条件下,高产水稻品种的总吸氮量不高,但其氮素籽粒生产效率较高,表明生物量大、库容量大、氮素籽粒生产效率高是减氮高产水稻品种的重要特征。本研究结果为减氮高产水稻品种的选育提供了参考依据。     

微生物肥对水稻产量及氮肥利用的影响

以杂交稻中浙优1号和甬优9号为材料,研究微生物肥对水稻产量及氮肥利用的影响。结果表明,在相同施氮水平下,施用微生物肥后2个水稻品种分别增产41%和87%,其中主要增加了水稻有效穗,提高结实率和籽粒粒重;但分蘖成穗率有所下降;微生物肥能提高水稻叶片的光合速率,穗分化期和齐穗期的叶片光合速率均高于对照,也有利于增加齐穗期的物质生产量。研究表明微生物肥能提高氮素的农学利用率,实现减肥增产,且随着施氮量下降,氮素利用率呈升高趋势。     

15N示踪法研究生物炭施用对水稻—土壤系统氮肥去向的影响

为探究施用水稻秸秆生物炭对水稻产量、氮肥利用率、氮肥残留及损失的影响,采用盆栽试验结合¹⁵N示踪技术,分析了施用水稻秸秆生物炭对水稻生物量、氮素积累量、肥料氮去向以及氨氧化微生物的影响。研究共设置5个处理:不施氮肥(N0)、单施化肥(CF)、施化肥配施0.5%生物炭(BC1)、施化肥配施1%生物炭(BC2)和施化肥配施2%生物炭(BC3)。结果表明:与CF处理相比,BC2和BC3处理均显著提高水稻产量,增产率分别为19.3%和22.0%。施用生物炭显著增加水稻氮素积累量和表观利用率。施用生物炭的水稻籽粒肥料氮积累和总肥料氮积累量较CF处理分别提高18.6%~23.4%和18.5%~26.5%。然而,施用生物炭处理与CF处理之间的籽粒土壤氮吸收量没有显著差异。BC1、BC2和BC3处理的氮肥利用率分别为30.4%,28.5%和29.3%,均显著高于CF处理(24.1%)。施用生物炭有利于肥料氮在土壤中的 残留,从而减少损失。因此,施用生物炭的肥料氮损失率(25.7%~27.5%)显著低于单施化肥处理(38.4%)。与CF处理相比,高量施用生物炭(BC3)显著降低氨氧化细菌的amoA基因拷贝数,但施用生物炭对氨氧化古菌丰度没有显著影响。综上表明,施用水稻秸秆生物炭是提高水稻产量和氮肥利用率,同时还是有效减少氮素损失的一种有效措施。     

氮肥分期施用对机插稻产量构成及氮肥利用率的影响

通过田间试验,对分蘖肥、穗肥氮素一次和分次施用时机插水稻的产量构成、氮肥利用效率以及与二者紧密相关的茎蘖动态、高光效叶面积和叶片SPAD值进行了研究。结果表明:分蘖肥氮素分次施用对产量形成无显著影响,而穗肥氮素分次施用使产量增加6.1%~6.5%,氮肥利用率提高10.0%~11.6%。主要原因在于:分蘖肥氮素分次施用对水稻生育前期茎蘖动态和叶龄进程基本无影响。但是,穗肥氮素分次施用显著增加开花时倒一叶和倒二叶叶面积,较穗肥一次施用分别增长10.1%~13.7%和32.1%~39.9%,并减缓了开花后20 d内倒二叶SPAD值降解速率,为水稻后期光合物质累积提供良好物质基础,使水稻成穗率提高5.1%~6.1%,且大幅提高实粒数。因而,机插秧水稻分蘖肥一次施用,穗肥分次施用有利于增加产量,提高氮肥利用效率,同时一定程度降低劳动投入量。     

Optimization of nitrogen fertilizer rate under integrated rice management in a hilly area of Southwest China

China has the world''s highest nitrogen (N) application rate, and the lowest N use efficiency (NUE). With the crop yield increasing, serious N pollution is also caused. An in-situ field experiment (2011-2015) was conducted to examine the effects of three N levels, 0 (i.e., no fertilizer N addition to soil), 120, and 180 kg N ha^-1, using integrated rice management (IRM). We investigated rice yield, aboveground N uptake, and soil surface N budget in a hilly region of Southwest China. Compared to traditional rice management (TRM), IRM integrated raised beds, plastic mulch, furrow irrigation, and triangular transplanting, which significantly improved rice grain yield, straw biomass, aboveground N uptake, and NUE. Integrated rice management significantly improved ¹⁵N recovery efficiency (by 10%) and significantly reduced the ratio of potential ¹⁵N loss (by 8%-12%). Among all treatments, the 120 kg N ha^-1 level under IRM achieved the highest ¹⁵N recovery efficiency (32%) and ¹⁵N residual efficiency (29%), with the lowest ¹⁵N loss ratio (39%). After rice harvest, the residual N fertilizer did not achieve a full replenishment of soil N consumption, as the replenishing effect was insufficient (ranging from -31 to -49 kg N ha^-1). Furthermore, soil surface N budget showed a surplus (69-146 kg N ha^-1) under all treatments, and the N surplus was lower under IRM than TRM. These results indicate IRM as a reliable and stable method for high rice yield and high NUE, while exerting a minor risk of N loss. In the hilly area of Southwest China, the optimized N fertilizer application rate under IRM was found to be 100-150 kg N ha^-1.