水稻的生長髮育需要多種營養物質為基礎。其中作用最大、需要量最多的是兩種，即：含氮有機物和碳水化合物。這兩種物質具有各自的代謝特點與功能，相互不可替代。
稻體的含氮有機物是由稻株吸收的銨鹽或硝酸鹽與光合作用形成的糖所合成。其中蛋白質是原生質、核酸及葉綠體的重要成分。因而，當稻體內的含氮有機物豐富時，細胞的分裂與增殖加速，從而為器官生長提供了物質基礎。促進根系擴充套件，分櫱與出葉同伸，葉面積擴大，穎花分化增多等等。
由稻株光合作用形成的碳水化合物，是一切有機物質形成的源，除了供給合成含氮有機物外，它是細胞各部分的骨架物質，也是節間充實、花粉充實完成與稻穀灌漿的主要物質來源。因此。稻株體內含糖量豐裕時，植株生長健壯挺拔，花粉充實良好，活力強，結實率和粒重都得以增加。
含氮有機物與碳水化合物的合成是相互聯絡而又矛盾的過程。在稻體中，這兩者矛盾的動態狀況在光合器官的形態特別是葉色上敏感地反映出來。如果蛋白質合成多，碳水化合物積累量就趨少。葉片中葉綠蛋白含量增高，葉片趨於深綠色，顯“黑”。相反，碳水化合物積累增多，含氮化合物比重下降，葉綠蛋白含量相對減少，葉色即褪淡，顯“黃”。
水稻一生的碳、氮代謝有明顯的階段性特點。分櫱期是水稻一生中含氮率最高的時期，此期稻體內含氮量與單株分櫱數之間呈極顯著的正相關。一般水稻品種當葉片含氮率為3。5-4。5%時，分櫱與出葉才能基本保持同伸。分櫱性差的品種尤其是粳稻品種以4-4。5%較好。這個時期要求葉片顯“黑”。
群體夠苗以後，進入無效分櫱期，苗體的含氮率必須有所下降，才能有利於抑制無效分櫱，這時需要的是控氮增碳，促使由氮代謝為主向碳、氮代謝平衡轉移。達到既控制群體穩長，減少無效生長，又確保幼穗與節間分化發育所需營養的充足供應。對寒地水稻來說，應該按“兩黑兩黃”來控制：
有效分櫱發生的葉齡期，稻體內必須具有較高的氮素代謝水平，葉色深而顯“黑”才有利於促進分櫱早發和增加莖內大維管束的分化形成。
當群體夠苗（N-n+1）進入無效分櫱期，葉色轉淡顯“黃”有利於控制無效分櫱生長，葉片挺立，株型改善，促進根系生長。
倒2葉期至孕穗期葉色顯“黑”，可促進穎花發育，減少退化，形成大穗。
破口期時，輕度轉黃有利於花粉充實以及增加莖、葉、鞘內的澱粉積累，為抽穗後提高結實率創造條件。
抽穗後保持較深葉色，能提高灌漿結實期的光合生產能力增加粒重。
施肥技術
透過追施分櫱肥 ，即插秧後10天左右，結合化學除草每畝施尿素25-30公斤，水稻複合肥10-15公斤，或在插秧後 7-10天，施碳銨40-50公斤左右，促進早分櫱、多分櫱，便出現第一次“黑”現象。
水稻幼穗發育期，是營養生長和生殖生長最快的時期，需要大量的養分供應，幼穗發育期內，氮碳代謝十分旺盛，需要吸收稻株一生中50％的養分。根據調查分析，畝產 700千克稻穀，需要從土壤中吸收氮素12．4千克，磷酸6．3千克，氧化鉀22．5千克。如能合理追施穗肥，則生長勢強，優勢穎花多，穗大、粒多而飽滿，產量高；若肥料供應不足，則生長勢弱，劣勢穎花多，穗小、粒少且粒輕，產量低。因此，水稻孕穗期施肥合理與否，直接關係到產量的高低，其追肥技術要適時、適量和適法。
1、追肥要適時。穗肥追施過早，會造成營養生長過快，無效分櫱增多；若追施過遲，又會造成貪青晚熟，嫩葉徒長，誘發病蟲、倒伏而減產。一般水稻節間開始伸長，幼穗開始分化時是施肥的最佳時期，約在抽穗前15天左右，此時花粉母細胞開始減數分裂，是幼穗生長最快和生理機能最活躍的時期，這時施肥肥不僅對穗枝梗和穎花有促進作用，而且對增加穎花數，增加粒數和粒重都有良好效果。
2、追肥要適量。水稻孕穗期追肥，一定要看田看苗。地力肥、基肥足、稻苗長勢旺、葉色墨綠的，宜適當少施；反之，則適當多施。通常每畝追施優質複合肥8—10千克；若葉色黃綠，則每畝加施尿素5-7千克，既可促苗轉壯，又可作為壯粒肥。
3、追肥要適法。水稻孕穗期一般氣溫較高，葉面蒸騰量大，植株生長旺盛，是其一生中需水量最多的時期，農諺說‘谷打包，水齊腰’。追肥時，必須與深灌水相結合，而且追肥以噴施為宜，避免高溫蒸發，並在肥液中加口少量洗衣粉或豆漿，以增加粘附力，提高效果。同時要做好病、蟲、草害防治，確保水稻安全孕穗、抽穗、開花、結實，力爭優質高產。