江苏是我国水稻生产的主要省份。20世纪90年代中期,江苏省将发展粳稻生产确立为农业重大工程,进行水稻品种结构调整,使得粳稻面积迅速扩大到80%以上。江苏“籼改粳”这一战略的实施,产生了巨大的社会经济效益,对该省粮食平衡、持续、稳定增产与国家粮食安全产生了巨大的影响。作为我国粳稻生产和消费大省,江苏水稻品种经历了多次改良,每次改良均使产量得到大幅度提高。这为保障我国的粮食供应安全和社会稳定发挥了重要的作用。加入世贸组织以后,我国农产品市场进一步开放,稻米品质是市场竞争力的关键因素,并已成为当前供求的一个主要矛盾。前人已有大量关于水稻氮素利用效率基因型差异的研究,但有关品种改良对施氮量响应的特点及其生理机制缺乏深入研究。探讨江苏不同年代中粳稻主栽品种的产量、稻米品质、精米中矿质元素含量和氮、磷、钾养分利用效率的变化特征及其对施氮量响应的差异,可为江苏高产优质稻米的育种和栽培策略的制定提供重要参考,对于水稻高产优质栽培和资源高效利用具有指导意义。本研究以江苏省近60年来各阶段具有代表性的12个中粳稻品种(含超级稻)为材料,依据种植推广年代结合株型和基因型将其分为20世纪50年代、60年代、70年代、80年代、90年代和2000年以后6个类型,全生育期设置三种氮肥水平,即不施氮肥(ON),施氮240kghm-2(中氮,MN)和施氮360kg hm-2(高氮,HN),研究江苏中粳稻品种在改良过程中的产量、稻米品质、精米中矿质元素含量和氮、磷、钾养分利用效率的变化特征及对施氮量的响应,并探讨其生理机制。主要结果如下：1、无论是施氮还是不施氮处理,江苏中粳稻品种的产量均随品种改良而显著提高。早期品种对施氮量的响应较现代超级稻品种敏感,产量表现为MN>HN>ON,现代超级稻品种则表现为HN>MN>ON。江苏中粳稻品种改良过程中总颖花量、每穗粒数与产量保持同步增加。品种改良过程中穗数呈现先增加后降低的趋势,千粒重呈现先降低后增加的趋势,自50年代品种开始,结实率逐步提高,但由20世纪90年代品种到2000年以后的超级稻品种,结实率又有所下降。在全生育期总施氮量0-360kg hm-2条件下,90年代以前的品种有效穗数随着施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势,90年代的品种和2000年以后的现代超级稻品种有效穗数随着施氮量的增加而增加。各年代品种的结实率和千粒重均随着施氮量的增加而降低。品种改良过程中氮、磷、钾的利用效率也显著提高。2000年以前的中粳稻品种在中氮条件下具有较高的氮、磷、钾收获指数,2000年以后的现代超级稻品种则在高氮条件下具有较高的氮、磷、钾收获指数。现代超级稻品种的耐肥性较强,与早期中粳稻品种相比更适宜在高氮肥条件下生长。2、品种改良使产量增加以及超级稻品种在高氮下有更好的产量表现,主要在于品种改良增加了总颖花量和干物质生产特别是花后干物质积累。生物产量和收获指数的同步增加提高了现代中粳稻品种的产量。群体质量指标的改善(粒叶比高、茎蘖成穗率高、叶片光合速率高、根系伤流量高、顶部叶片着生角度减小等)是品种改良过程中以及超级稻品种在高氮水平下物质生产和产量提高的重要原因。2000年以前的中粳稻品种在中氮处理下具有较高的叶片和根系生理指标(根干重、根系氧化力、根系总吸收表面积、根系伤流量、根系玉米素(Z)+玉米素核苷(ZR)含量、根-冠比、剑叶光合速率和叶绿素荧光、剑叶氮代谢酶类(硝酸还原酶、谷氨酰胺合酶和谷氨酸合酶)活性和活性氧清除能力)以及较高的茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)运转率,2000年以后的现代超级稻品种则在高氮处理下具有较好的叶片和根系生理指标以及较高的茎鞘NSC运转率。说明根系和冠层生理质量的改善是品种改良过程中及现代超级稻品种在高氮肥条件下产量和氮素利用效率较高的重要生理基础。超级稻品种的结实率较低,通过提高灌浆中后期的根系氧化力等技术途径提高超级稻品种的结实率,可以进一步实现其产量潜力。3、无论何种施氮量,随品种改良,江苏中粳稻品种稻米的加工品质和外观品种均有所改善。与早期中粳稻品种相比,现代超级稻品种的食味性有所改善。中氮和高氮处理均不同程度地增加了稻米的垩白粒率和垩白度,使稻米的外观品质变劣。施氮量对各个年代中粳稻品种整精米率的影响因品种而异,现代超级稻品种在不施氮肥处理下具有较高的整精米率。说明施氮不利于改善江苏粳稻的加工品质。在全生育期总施氮量0-360kg hm-2条件下,随施氮量的增加,各个年代中粳稻品种稻米垩白度变大,胶稠度变短,食味值变低,淀粉崩解值变小,消解值变大。这些结果表明,增施氮肥不利于江苏中粳稻品种的稻米品质的改善,也不利于稻米中除氮以外的其它矿质元素的积累。如何通过合理的氮肥运筹同步提高水稻产量、稻米品质和氮肥利用效率,仍是水稻生产上需要研究的重大课题。