长江中下游双季稻区是我国水稻生产的第一大主产区,其水稻生产能力对全国的水稻生产、粮食安全而言至关重要。大量研究已经证明了硅能有效促进水稻的生长及其对矿质养分的吸收、提高水稻植株对生物胁迫的抗性,以及农用有机硅助剂能有效提高除草剂的除草效率,这意味着在实际的水稻生产过程中,硅的施用对肥料、农药的增效减施具有一定的潜力。但到目前为止,关于系统探究硅在长江中下游双季稻区化肥、农药的协同提效减施中的应用潜力及其作用机制鲜有报道。因此,本研究依托长江中下游双季稻作区水稻种植系统,设计了系列田间试验,并结合温室水培试验系统分析了硅在长江中下游双季稻区化肥农药协同提效减施技术上的应用潜力及其可能的作用机制,以期为长江中下游双季稻区水稻生产过程中减少化肥农药的投入提供理论基础和技术指导。主要研究结果如下:1、适量施硅肥能显著提高氮磷肥利用率和双季稻产量。在试验设置的五个硅肥梯度(以 SiO₂ 计:0、7.80 kg hm^-2、15.60 kg hm^-2、23.40 kg hm^-2、31.20 kg hm^-2)范围内,水稻产量、氮磷肥利用率均随着硅施用量的增加而先增后减,且均在Si0₂施用量为23.40kghm^-2时达到最高。另外,基施SiO223.40kghm^-2搭配N 137.10kghm^-2、P₂O₅ 67.48 kghm^-2、K₂O80.98 kghm^-2(早稻不做任何追肥处理,晚稻分蘖期追施 N 11.25kg hm^-2、P₂O₅ 11.25 kg hm^-2、K₂O13.50 kg hm^-2)的双季早、晚稻施肥模式是长江中下游双季稻试验区的最佳施肥模式,能在显著提高氮磷肥利用率、保证不减产的前提下减少约17%的氮磷肥投入量。2、适量施硅肥有效提高了稻田土壤氮磷养分的有效性并改善了稻田土壤微生物的群落结构及多样性。在试验设置的五个硅肥梯度范围内,稻田土壤养分的矿化率、易矿化的有机态养分的储备以及土壤微生物活度、功能微生物数量、重要代谢酶活性均随着硅施用量的增加而先增后减,并在SiO₂施用量为23.40kg hm^-2时达到最大。通过统计分析,结果表明适量施硅提高氮磷肥利用率的核心生态机制在于施硅显著提高了稻田土壤的微生物总量、氮磷养分循环相关的微生物数量以及重要代谢酶的活性,从而促进了氮磷养分的矿化以及易矿化有机态氮磷养分的储备,使得土壤养分易被水稻根系吸收利用。高通量测序结果同样显示,适量施硅能明显提高稻田土壤微生物群落结构的丰度和多样性,增加了与土壤有机质分解以及土壤氮、磷养分循环相关的微生物的数量,进一步解释了适量施硅促进土壤氮磷养分矿化、提高氮磷养分有效性的生态机制。3、适量施硅肥能有效缓解水稻真菌病害的严重程度。结果表明,在试验设置的五个硅施用量梯度范围内,水稻植株真菌病害的严重程度随着硅施用量的增加先减轻后加重,并在SiO₂施用量为23.40 kg hm^-2时病害严重程度最轻。水培试验结果表明,适量浓度的硅处理能明显促进叶片表皮细胞的硅化作用,增加叶片表皮角质层蜡质的分布及含量,而且还明显提高了茎、叶中的硅含量,从而增强了水稻植株阻碍病原真菌入侵的机械抗性,并抑制了病原菌菌丝体的生长发育。另外,适量浓度的硅处理能明显降低水稻植株的丙二醛（MDA）含量,提高过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）及多酚氧化酶（PPO）活性,提升了水稻的生理抗性,从而进一步缓解病原真菌的侵入对细胞的伤害。4、有机硅助剂的应用可明显提高除草剂和叶面肥的施用效果。当有机硅助剂的添加体积分数达到其胶束临界浓度时（0.05%）,除草剂的除草效率和叶片对Zn、Mn的积累量最佳。同时添加有机硅助剂能明显改善肥液的界面性质,在试验设计的有机硅助剂添加的体积分数（0、0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.10%）范围内,肥液的表面张力与有机硅助剂添加的体积分数呈显著负相关,润湿直径和铺展面积与有机硅助剂添加的体积分数呈显著正相关;而肥液的干燥时间及其在水稻叶片上的最大持留量随着有机硅助剂添加的体积分数的增大而先增后减,并在有机硅助剂的添加体积分数为0.05%时达到最大。说明添加适量有机硅助剂提高叶面喷施药肥的施用效果的核心机制是有机硅助剂可改善药肥液滴的界面性质,从而提高其在水稻及杂草叶片上的渗透、铺展及持留时间。