本研究于2012-2013年在长江下游地区稻-麦两熟制地区(常熟、扬州市),以甬优系列籼粳稻杂交稻(A)为研究对象,当地超级(超高产)杂交粳稻(B)、常规粳稻(C)与杂交籼稻(D)为对照,采用不同轻简化机械化种植方式(钵苗摆栽、毯苗机插、钵苗机插),根据各类型品种特性和高产栽培理论设置高产潜力能够充分发挥的配套栽培管理措施,对不同类型品种群体生产力与相关生理生态特征进行系统比较分析,阐明甬优系列籼粳杂交稻生产力机制,明确超级籼粳亚种间杂交稻增产与调控途径,以期为超级稻超高产育种与栽培提供理论与实践参考依据。主要结果如下：1、不同年份、地点间产量构成因素形成特征存在差异(毯苗机插),(1)产量均呈A>B>C>D趋势,A类品种平均收获产量为12189.63kghm-2,分别较B、C和D增产8.98%、11.86%和20.06%,A类品种增产的主要原因为每穗粒数极显著高于B、C、D。(2)产量构成因素对产量的净贡献率表现为总颖花量>结实率>千粒重,对总颖花量的净贡献率表现为每穗粒数大于有效穗数,说明大穗依然是水稻高产的主要途径。(3)不同类型水稻品种拔节期茎蘖数表现为C>D>B>A,主茎和一级分蘖贡献率表现为A>D>C>B,二级分蘖贡献率表现为B>C>D>A;蜡熟期茎蘖组成特点与拔节期规律一致;不同类型水稻品种成穗率表现为C最大(75.76%),B其次(72.87%),A再次(66.80%),D最低(63.24%)。(4)不同类型水稻品种穗长表现为D>A>B>C,着粒密度、每穗粒数和单穗重均表现为A>B>D>C;一次枝梗数、二次枝梗数、一次枝梗总粒数和二次枝梗总粒数均表现为A>B>C>D,一次枝梗粒数对总粒的贡献率表现为C最大(41.00%),B其次(33.50%),A再次(31.83%),D最低(29.92%),二次枝梗总粒对每穗粒数的贡献率表现为D最大(70.08%),A其次(68.17%),B再次(66.50%),C最小(59.00%)。(5)不同类型水稻品种终极生长量Wo呈C>B>D>A趋势,最大灌浆速率Vmax表现为C>D>B>A,到达最大灌浆速率的时间Tmax表现为B>A>C>D,平均灌浆速率Vmean表现为D>C>B>A,有效灌浆时间T99表现为A>B>C>D;阶段性灌浆特征方面,灌浆量在渐增期、快增期和缓增期均表现为C>B>D>A;灌浆时间在渐增期表现为B>C>A>D,在快增期和缓增期均表现为A>B>C>D;灌浆速率在渐增期表现为D>A>C>B,在快增期和缓增期表现为C>D>B>A.籼粳杂交稻较杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻有明显的产量优势,“穗大粒多”是其优势形成的基础。2、A与B、C、D超高产物质积累与转运特征(毯苗机插)存在差异。(1)不同类型水稻品种拔节至抽穗期、抽穗至成熟期、成熟期群体干物重均与产量呈极显著的正向直线关系,抽穗期群体干物重均与产量呈极显著的开口向下的抛物线关系。(2)籼粳杂交稻主要生育期单茎叶面积和单茎干物重均高于其它三类品种,且随着生育进程的推进差异不断扩大；籼粳杂交稻的生物学产量高于其它三类品种,而经济系数呈相反趋势。(3)在生育前期(移栽至拔节),籼粳杂交稻的干物质净积累量、积累比例、群体生长率、净同化率均低于其它三类品种,光合势介于粳、籼之间；生育中期(拔节至抽穗)干物质净积累量、积累比例、光合势均高于其它三类品种,群体生长率、净同化率介于粳、籼之间；生育后期(抽穗至成熟)干物质积累量、积累比例、群体生长率、光合势均高于其它三类品种,净同化率与粳稻相近。(4)在抽穗期,籼粳杂交稻的叶、鞘比例高于杂交粳稻和常规粳稻,低于杂交籼稻,茎的比例低于杂交粳稻和常规粳稻,高于杂交籼稻,穗的比例高于其它三类品种：乳熟期,叶、鞘的比例高于其它三类品种,茎的比例低于其它三类品种,穗的比例高于杂交粳稻和常规粳稻,低于杂交籼稻；成熟期,叶、鞘的比例低于杂交粳稻、常规粳稻,高于杂交籼稻,茎的比例高于其它三类品种,穗的比例低于其它三类品种。无论是抽穗期、乳熟期还是成熟期,籼粳杂交稻单茎叶、茎、鞘、穗的分配量均高于高于其它三类品种。(5)籼粳杂交稻叶、鞘的表观输出量高于杂交粳稻和常规粳稻,低于杂交籼稻,叶、鞘的输出率和转化率均低于其它三类品种；茎的最大输出量高于其它三类品种,输出率、转化率高于杂交籼稻,低于杂交粳稻和常规粳稻；茎的表观输出量、表观输出率和表观转化率均最低,单茎回升增重明显高于其它三类品种。充分依靠个体优势,在生育前期稳步形成有效的群体生长量基础上,着重提高中、后期光合系统生产性能,保证光合产物持续产出并得到合理分配,同时在生育后期具有协调的物质输出与转运机制,最终形成高积累的生物学产量,这既是籼粳杂交稻经济产量优势形成的关键原因也是进一步提高产量的重要途径。3、A与B、C、D不同粒位(上部一次枝梗U1,上部二次枝梗U2,中部一次枝梗M1,中部二次枝梗M2,下部一次枝梗M1,下部二次枝梗M2)群体灌浆、籽粒充实特性与相关生理生态学特征存在差异(钵苗机插)。(1)各类型品种共性规律为中位籽粒(U2,M1,M2,D1)群体灌浆与籽粒充实均属于上下同步中位异步灌浆类型(U2和D1同步,M1和M2异步),各类型各中位籽粒的两种灌浆峰位出现的先后顺序依次为M1、U2、D1、M2;群体灌浆量方面,总量呈A>B>C>D趋势,A类品种不同中位籽粒群体灌浆强度表现为U2>M2>M1>D1,其U2、D1的群体灌浆强度和U2、M2灌浆量明显高于B、C、D;籽粒灌浆充实方面,各粒位终极充实度介于粳、籼类型间,A类品种不同中位籽粒灌浆充实强度表现为M1>U1>D2>M2,其中U1籽粒充实度A>D>C>B而其强度表现为D>A>C>B,D2籽粒充实度为C>B>A>D而其强度亦表现为C>B>A>D。(2)主要生理生态指标方面,抽穗期营养器官物质积累量、抽穗至乳熟期营养器官物质输出量表现为A>B>C>D,从乳熟期开始至蜡熟期为止观察到营养器官中营养物质逐渐低于对照类型,蜡熟期和成熟期净光合速率表现为A>B>C>D,抽穗至成熟期光合势与前期物质输出和后期光合速率趋势一致；灌浆中期光-光合速率起始响应参数、二氧化碳-光合速率起始响应参数、群体根尖数均表现为A>B>C>D,根尖数依根径分布的峰位根径表现为DABC,灌浆前期和灌浆后期根系密度表现为C>B>A>D;拔节至抽穗期和抽穗至成熟期暗周期与温差平均累积速率和累积量均表现为A>B>C>D。说明钵苗机插高产栽培条件下,不同类型超级(超高产)稻各粒位同属于“上下同步中位异步”的灌浆类型,本研究中甬优系列籼粳杂交稻显示出“群体灌浆总量大、籽粒灌浆充实好”基本灌浆特征,文章阐明了生育中期群体营养器官中贮存足量灌浆原料并于灌浆前期与库有效对接、畅通输出,生育后期群体光合系统性能稳定持久,根系与叶系保持高活性生理机能以及生育中后期具有充分高效争用时空资源的特性是甬优系列籼粳杂交稻获取较群体灌浆量和良好籽粒充实的主要生理生态机制。4、A与B、C、D冠层结构与光合特性存在差异(毯苗机插)。(1)上3张叶片的长度、宽度表现为A>B>D>C,叶基角表现为D>A>B>C,披垂度表现为D>B>C>A。冠层上部叶面积密度表现为D>A>B>C,冠层下部叶面积密度表现为C>B>A>D,最大叶面积密度表现为A>D>B>C,最大叶面积密度出现的相对高度表现为D>A>B>C。冠层上部相对光照表现为A>B>C>D,冠层下部相对光照表现为B>A>C>D,冠层平均相对光照表现为B>A>C>D,冠层消光系数表现为C>D>B>A。(2)抽穗期群体叶面积指数、高效叶面积率均呈D>A>B>C趋势,有效叶面积率呈A>B>C>D趋势：颖花/叶和实粒/叶均表现为A>B>C>D。经济产量、生物产量均表现为A>B>C>D,经济系数呈D>C>B>A趋势；蜡熟期和成熟期剑叶的叶绿素含量、类胡萝卜素含量、PS Ⅱ的光化学效率及净光合速率呈A>B>C>D趋势；抽穗至成熟期剑叶的MAD含量呈D>C>B>A趋势,SOD、POD、CAT酶活性呈A>B>C>D趋势。与其他3种类型水稻相比,甬优系列籼粳杂交稻的冠层结构与光合特性具有显著优势,这是甬优系列杂交稻产量潜力正常发挥的生态生理基础,也是进一步提高亚种间杂交稻群体生产力的重要途径。5、A与B、C、D超高产根系形态生理特征存在差异(毯苗机插)。(1)在生育中、后期,A的根系干重、地上部干重、根尖数、根系长度、根系表面积、根系体积及根冠比均显著高于B、C和D。(2)抽穗期不定根(根径>0.3 mm)的根尖数、根系长度、根系表面积和根系体积占总根的比例表现为A大于B和C,小于D；细分支(根径≤0.1mm)与粗分支(0.1 mm<根径≤0.3 mm)的根尖数、根系长度、根系表面积和根系体积占总根的比例均表现为A大于D,小于B和C。抽穗期土层0～5 cm、5～10 cm和10～15 cm范围根干重占根系总干重的比例表现为A大于B和C,小于D；土层15～25 cm、25～35 cm、35～45 cm、45～55 cm范围根干重占根系总干重的比例表现为A大于D,小于B和C。(3)A抽穗后根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系伤流强度以及根系氧化力和根系还原力均高于B、C和D。与杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻相比,甬优系列籼粳杂交稻具有根冠协调水平高、群体根量大、分支结构优、根系深扎性好以及中、后期生理活性强等优势,这种根系特征为其超高产的实现提供了重要保障。6、A与B、C、D主要稻米品质与蒸煮食味品质存在差异(毯苗机插)。(1)理化指标方面,直链淀粉含量和蛋白质含量呈D>A>B>C趋势,胶稠度呈C>B>A>D趋势(2)食味计指标方面,香气、光泽、味道、口感和综合值表现为C>B>A>D,完整性表现为D>A>B>C。(3)TPA指标方面,硬度、弹性、内聚性、聚集度、回复性趋势一致,呈D>A>B>C趋势,粘着性的大小值呈C>B>A>D趋势(4)RVA指标方面,峰值黏度、热浆黏度、崩解值均呈C>B>A>D趋势,回复性、糊化温度呈D>A>B>C趋势。(5)变异系数分析表明,综合值、口感、光泽、咀嚼度、硬度、粘着性、回复值、崩解值等指标在品种类型间存在较大差异。(6)相关分析表明,蛋白质含量、直链淀粉含量与光泽、味道、口感、综合、峰值黏度、热浆黏度、崩解值呈显著或极显著负相关,与完整性、硬度、粘着性、弹性、内聚性、咀嚼度、回复性、最终黏度、回复值、糊化温度呈显著或极显著正相关；胶稠度呈相反趋势。本研究初步认为,长江下游地区籼粳杂交稻的食味品质介于粳籼类型之间,表现为优于籼稻,但稍逊于粳稻;直链淀粉与蛋白质含量是影响食味的关键因素；筛选出的综合值、口感、光泽、咀嚼度、硬度、粘着性、回复值、崩解值等指标可以作为品种类型食味评比的优先指标。7、A与B、C、D抗倒伏特征存在差异(毯苗机插)。(1)综合抗倒性方面,与B、C、D相比,A的弯曲力矩和抗折力得到协同提高,但二者的综合作用下,倒伏指数表现为D>A>B>C.(2)茎秆质构特征方面,A类品种基部节间的纵向载荷度、弹性、内聚性、抗弯强度等载荷能力指标以及硬度、脆度、穿刺强度、紧实度等穿刺性能的指标均高于B、C、D。(3)茎秆形态与解剖性状方面,A的株高、穗高、重心高、基部节间粗度、横截面积、茎壁面积、维管束总面积、大维管束面积、小维管束面积、大维管束数目、小维管束数目均高于B、C、D;A的相对重心高度、基部节间长度小于D而高于B、C；A的基部节间秆型指数、相对茎壁面积、相对维管束面积、大维管束相对面积、小微管束相对面积均低于B、C而高于D。(4)茎秆化学成分含量方面,A茎鞘中可溶性糖、淀粉、纤维素、木质素、K、Si、Ca、Cu、Zn等化学成分含量表现为低于B和C,高于D；茎鞘中N、Mg、Fe、Mn等化学成分含量表现为A高于B和C,低于D。(5)相关分析表明,倒伏指数与与重心高度、茎秆粗度、横截面积呈显著正相关,与相对重心高度、基部节间长度、N、Mg、Fe、Mn的含量呈极显著正相关；与淀粉、Cu的含量呈显著负相关,与秆型指数、相对茎壁面积、相对维管束面积、可溶性糖、纤维素、木质素、K、Si、Ca、Zn的含量呈极显著负相关。本研究初步认为,机插条件下,甬优系列籼粳杂交稻的茎秆抗倒性较杂交籼稻有大幅提高,但稍逊于杂交粳稻和常规粳稻,茎秆理化特性的差异与抗倒性密切相关。8、A与B、C、D养分积累与相关生理生态特征存在差异(毯苗机插)。(1)拔节至抽穗期、抽穗期、抽穗至成熟期、成熟期及抽穗至成熟期氮磷钾硅积累量均呈A>B>C>D趋势,而拔节期相反。(2)抽穗期和成熟期的干物质、叶面积,拔节至抽穗期、抽穗至成熟期的净积累量、光合势,灌浆中期蒸腾速率特征参数、荧光动力学参数、根系长度和表面积分支根总量均表现为A>B>C>D;灌浆中期根系长度和表面积依根径呈双峰分布,最大根径峰位介于粳、籼类型之间,长度和表面积峰位根径均表现为D>A>B=C;全生育光温资源平速率,全生育期、拔节至抽穗期、抽穗至成熟期光温积累量均表现为A>B>C>D.本文研究显示了机插高产栽培条件下,与对照相比,甬优系列籼粳杂交稻氮磷钾硅等营养积累量大,间接说明产量潜力实现有其植物营养学依据,本文从协同生理生态特征角度对其营养大量积累机制进行了探讨。