杂交水稻在生理上具有杂交优势，表现为根系发达，前期和中期生长势强。在施肥不足的情况下吸肥水平都超过施肥水平，说明杂交水稻对稻田潜在养分利用能力强。
除对钾素的需要量较多之外，杂交稻单位稻谷产量所需的养分与常规稻差异不大，据测定，每生产100kg稻谷(谷草比为1:1)，需要吸收N 1.5～1.9kg、P2O5 0.8～1.0kg、K20 1.8～3.8kg，三者的比例约为2:1:3。
在不同生育时期，杂交稻吸收养分的数量和比例不尽相同，对氮的吸收，以返青后至分蘖盛期最高，约占全生育期吸收总量的50%～60%，幼穗发育期次之，约占30%～40%，结实成熟期仍占10%～20%，高于常规稻，表明杂交水稻后期仍要吸收相当数量的氮；对磷的吸收，以幼穗发育期最多，占总吸收量的50%左右，结实成熟期吸收15%～20%；对钾的吸收仍以分蘖期和幼穗分化期最多，占全生育期的90%以上，抽穗后吸收量很少。但因杂交水稻栽播密度稀和基本苗少，前期需要较高的供肥强度才能发挥单株吸肥的优势。
与常规稻一样，无论是籼稻类型还是粳稻类型，杂交水稻作单季晚稻种植都有两个吸肥高峰，杂交早稻则不太明显。
杂交稻一般采用早发、中稳、后健的施肥方法，即施足基肥和分蘖肥，基肥大多是有机肥、化肥结合施用，这样一方面通过化肥能使移栽后土壤供肥强度迅速提高，另一方面通过有机肥能达到养分的持续供应，以使在栽插密度较稀的情况下增强分蘖势，很快达到分蘖的苗数；穗肥的施用即以轻肥吊穗及使用少量复合肥料作为保花肥，这样使中期叶色-直比较稳定。
底肥的用量和比例应根据土壤肥力、土壤种类、品种特性和施肥水平而定。土壤肥力低的底肥用量和比例可适当增加，土壤肥力高的则适当减少；土壤深厚的粘性土，保肥力强，用量和比例适当增加，而土壤浅薄的沙性土，保肥力差，用量和比例适当减少；施肥水平高的用量和比例适当增加，反之则适当减少。一般杂交中稻的底肥约占总施肥量的70%左右，迟栽田可采取底追一道清施肥法。
水稻对一些微量元素如锰、锌、硼、铜等的吸收量很少，但这些微量元素对其生理代谢十分重要，一旦缺少将严重影响其生长发育，如一些深脚、冷浸田出现坐蔸就是由于缺锌所致。因此，在缺微素的田块，应注意微肥的施用。
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