籼稻，属于耐热短日性生态型，分布于广东、广西、云南等地区，其质地较软，分蘖松散，叶片绿色较淡，叶片较长，与茎间角度较大，有绒毛。其淀粉占米粒重的85%以上，是人类饮食的主要能量来源。预计在21世纪，全球气温上升2.0℃至4.5℃，全球变暖导致的高温会抑制水稻的生长 [ 6 ]，特别是影响水稻的花器官、果实的形成和光合作用器官的功能，从而降低了地上总生物量、粮食产量和淀粉品质，且高温还可以增加淀粉颗粒的平均直径，改变大米淀粉的颗粒大小分布。

高温条件下籼稻粒重明显下降，这可能与小穗发育后期的不育以及花粉发育异常有关，且在高温胁迫下样品的表观直链淀粉含量明显下降，其原因可能为高温胁迫下籼稻淀粉合成酶的表达受到抑制，胚乳中的直链淀粉合成不足，已有研究证实，高温是导致水稻减产和低直链淀粉含量的因素之一 [ 7 ]。

粳稻沿我国黄河流域广泛分布于我国华北和东北部地区，被广泛运用于高产杂交稻的育种和生产 [ 8 ]，粳稻产业在我国的粮食安全体系中具有举重若轻的地位，随着人口的快速增长，粳稻的产量和质量越来越被人们所关注。全球变暖将会对粳稻不同的生长发育阶段产生影响，从而导致产量下降，粮食品质降低，目前已有研究证实，夜间或白天温度升高均会降低粳稻穗粒重，从而制约粳稻生物量和产量的形成 [ 9 ]，且随着灌浆期温度的升高，粳稻内直链淀粉含量下降，而糊化温度、峰值粘度、崩解值和结晶度则呈上升趋势，使稻米米质变软 [ 10 ]。

灌浆期高温抑制粳稻整体长势，降低结实率及粒重等农艺性指标，从而影响最终产量 [ 11 ]，高温还降低了粳稻颖果后期发育的鲜重及干重，其原因可能是因为粳稻颖果前期发育受到灌浆期高温的促进作用，发育过程加快，时间缩短，导致后期颖果干物质积累不足，鲜干重下降。高温使粳稻淀粉单螺旋结构增加，同时双螺旋结构降低，由此可知，灌浆期高温处理会使粳稻淀粉直链淀粉含量增加，同时减少了支链淀粉含量。

温度作为调控植物生长发育的重要因素之一，不仅对水稻有着明显的影响，也是其他作物生长发育的关键性因素，玉米的最适生长温度为28℃~31℃，过高与过低的温度会使玉米生长发育迟缓甚至停止生长；与玉米不同的是，小麦的生长过程中其最适温度为15℃左右，过高或过低的温度也会导致小麦生长受到影响，从而影响其产量。

氮素是作物生长发育所需的重要营养元素，而多数土壤的含氮量较低，施用氮肥为作物补充氮素是保证作物高产的重要措施 [ 13 ]。针对水稻氮肥的施用技术及氮肥对水稻产量和品质的影响已有大量研究，研究证实，适宜的氮素施用量和施肥时期，可以提高抽穗期群体源库质量和群体成穗率，形成高势粒比群体而高产 [ 14 ]，在氮肥施用时期方面，结实期追施氮肥可显著提高精米率，整体精米率也有增加的趋势 [ 15 ]。但氮肥对稻米外观品质、糊化温度、胶稠度和直链淀粉含量的影响的研究结论尚不一致。

有研究发现，施氮处理水稻产量分布在8528.40~10522.05 kg/hm²范围内，其中氮肥深施能有效提高氮肥利用效率，增加水稻产量 [ 16 ]。有学者发现，侧深施肥技术可以提高水稻产量，且产量显著高于常规浅施，其原理可能为侧深施肥有利于水稻分蘖早生快发，单株分蘖数增多，有效穗数增加，促进了氮积累和干物质积累，从而实现水稻增产 [ 17 ]。

硅是水稻生长的有益元素，硅肥是一种中量元素肥料，既可作肥料，提供养分，又可用作土壤调理剂，改良土壤，此外还具有防病、防虫和减毒的作用，将硅肥作为植物调节性肥料而配合大量元素肥料施用十分重要 [ 18 ]。目前已有研究证实，增加施用硅肥可以显著的提高玉米作物的产量，提升其抗倒伏性，增强植物抗旱性。与此同时，硅也是水稻良好生长所必须的元素，大量研究表明，施用硅肥可以提高水稻的抗倒伏能力、促进水稻光合作用，进而提高水稻的产量和品质 [ 19 ]。硅能够提高水稻对稻瘟病与褐斑病的抵抗能力，其能力随植物体内含硅量的升高而提高。

截止目前，已有很多学者针对以粳稻为材料施用硅肥展开了研究，王显等学者研究认为施用硅肥可以提高水稻植株光合作用、提高地上部干物质的积累和改善植株营养状况 [ 20 ]；陈健晓等学者研究认为施用硅肥可以提高水稻干物质积累及转运，协调了库源关系 [ 21 ]；陆福勇等学者研究认为施用硅肥能增加水稻有效穗数进而提高水稻产量，而对每穗粒数、粒重和结实率影响不大 [ 15 ]；张国良等学者研究认为在大田基施用硅肥，随着硅肥施用量的增加，水稻产量呈先增加后降低的趋势 [ 22 ]。李发林等学者研究认为施用硅肥能使植株增强对炭疽病、气候性斑点病的抵抗力，病情指数下降 [ 23 ]。

生物质炭化技术是目前公认的解决气候变化问题的可行性技术措施之一，具有原材料来源广泛、生产成本低、生态安全、无污染、可大面积推广等显著特点。生物质炭化后产生的生物炭应用于生态与环境领域，可以固碳减排，是一种有效的“碳汇”技术，与农、林业相结合，可解决农林废弃物污染与温室气体排放的问题，生物炭施入农田，可有效改善土壤理化性质，增加作物产量，促进农业可持续发展，生物炭的综合利用在很大程度上可以解决可持续发展、节能降耗、环境保护与治理等领域面临的复杂问题，对粮食安全有着重大意义。已有研究证明，添加适量的生物炭对水稻秧苗根系的形态建成具有明显的促进作用，其中对秧苗发根能力最为显著，秧苗的发根优势越强，碳氮代谢就会越旺盛，那样就会越有利于壮秧的形成。

生物炭肥的应用在东北地区效果更为明显，众所周知，东北地区为寒凉地带，在其基质中添加生物炭肥可以使土壤的水分、温度、养分元素含量均产生有效性的增加，使土壤中的水、气、热、肥均得到优化，从而促进水稻秧苗的生长，大幅度提高其对环境的抗逆能力，这样可以更有效的提高北方在水稻育苗方面的能力，对水稻的生长发育有着现实意义。

生物炭肥具有特殊的结构，它通过它所具有的多微孔结构可以直接对育苗土壤的物理结构产生影响，已有的研究证实，施用生物炭肥可以明显降低土壤容重、增加土壤孔隙，从而改善土壤的通气透水性，与此同时，土壤的结构性发生变化，特别是土壤孔隙的大量增加，无疑会为根系的生长提供了更多的延展空间，从而有利于水稻的生长发育 [ 24 ]。

综上所述并结合现有的实验结果可知，在水稻的生长过程中施肥可以更好的帮助水稻生长并提高产量，其中氮肥、硅肥、生物炭肥均可以达到这一目标。但三者的应用效果存在一定的差异，分析认为该差异主要因三者所含有的元素不同，在水稻不同的生长时期存在着作用差异，根据水稻不同的生长时期选择相应的肥料可以更好的帮助水稻生长发育以及提高产量。