水稻品种遗传改良过程中,不同历史阶段由于育种目标的设定不同,育成品种的产量及株型、农艺性状等特征存在明显差异。关于水稻品种遗传改良的研究已有一些,但关于针对不同历史阶段的品种性状演化的研究还不多见。本研究拟分三个历史时段研究吉林省品种改良过程中农艺性状、产量和各器官特性及其与产量的关系,试图阐明吉林省三段历史时期育成品种的产量形成机制,为吉林省水稻品种改良提供可参考株型模式,同时为吉林省水稻超高产栽培实践提供量化参考依据。本研究选择吉林省1931-2009年间育成的53个有代表性的水稻品种,分三个历史时段(1931-1969年,1970-1999年,2000年以来),采用随机区组设计,种植于同一块试验田中,研究其产量及其构成、农艺性状、各器官生育期演进规律和物质生产特性及其与产量的关系。研究结果表明：(1)产量及组分的演化特点为,吉林省1931-2009年间育成品种产量不断增加,整个历史时期育成品种产量表现出“低-高-低-高-瓶颈”的特点。即"60年代前低,60年代高,70和80年代低,90年代高,2000年以来进入瓶颈”。1931-1969年间育成的水稻品种产量不断增加,产量的增加主要是由于对穗数和每穗粒数的改良增加引起；1970-1999年间育成的水稻品种不断增加的产量,是由于对穗数、每穗粒数、千粒重和结实率综合增加改良结果；2000年以来育成的品种产量有下滑趋势,这是由于每穗粒数增加而有效穗数逐渐减少的结果。(2)农艺性状的演化特点为,1931-1969年间育成的水稻品种,株高显著降低,收获指数显著增加,生物量、穗重不显著增加。收获指数从40年代前的平均0.49提高到60年代的平均0.55。1970-1999年间育成的水稻品种,随育成年代增加,生物量、单穗重和穴草重显著增加,与育成年代的相关系数分别为0.49*、0.5*和0.48*,而收获指数在此期未得到改良,与各指标的相关性也不显著,但保持较高水平。此期育种策略为“保持较高的收获指数,增加生物学产量”。2000年以来育成的品种单穗重随育成年代的增加而显著增加,生物量增加不显著而收获指数有下降趋势。(3)抽穗前的植株各器官演化特征为,1931-1969年间育成的水稻品种分蘖能力逐渐增强,倒三叶面积和鲜重显著降低。此期育成品种抽穗前叶片干重与产量呈显著正相关,相关系数为0.54**。1970-1999年间育成的水稻品种随育成年代增加倒三叶面积显著增加,相关系数为0.52*。90年代是育成品种抽穗前的分蘖和群体结构相对合理的育种时期,育成品种抽穗前的分蘖数为28.3个/穴,倒三叶面积为28.5cm2,倒三叶鲜重为0.51g,倒三叶干重为0.16g,与产量为800kg/mu的几个品种的平均值相似。2000-2009年间育成的水稻品种最大分蘖数和叶片干重出现负增长。产量与叶片干重为负相关关系,相关系数为-0.39。本试验综合倒三叶的性状与最大分蘖数的关系,提出一个可判定抽穗前群体是否合理的指标为“穴倒三叶面积”,在30cm×13cm的种植条件下,抽穗前的群体“穴倒三叶面积”应大于850cm2才是高产的合理群体结构。(4)抽穗后的植株各器官演化特征为,1931-1969年间育成的水稻品种随着品种的改良,灌浆期植株性状各指标有降低趋势,但茎鞘干重却有增加。剑叶面积和倒三叶面积除与茎鞘为负相关外,与其它植株性状均为正相关或显著正相关。此期育成的品种产量的增加是因为倒三叶和剑叶面积的增加以及叶片干重的增加所致。1970-1999年间育成的水稻品种随育成年代增加除穗鲜重和倒三叶鲜重外,其它各指标均随育成年代增加而增加。植株各器官性状均与产量呈不显著正相关。2000-2009年间育成的水稻品种倒三叶面积、倒三叶鲜重、剑叶面积和剑叶鲜重随育成年代增加而减少,倒三叶鲜重和叶片干重与产量呈显著正相关,相关系数分别为0.61*和0.56*,这说明产量的下滑与倒三叶和叶片的改良不成功有关,可能是株型不明确的原因。(5)吉林省超级稻适合选育以中晚熟期为主的品种,综合本试验结论与前大研究结果,提出吉林省超级稻理想株型为：植株高度为110-115cm,叶片数为14-15片,叶片直立、紧凑,半直立穗型,剑叶面积大于35cm2,根系发达,活秆成熟。每亩有效穗数30-33万穗,每穗粒数在140-160粒,千粒重为23-25g,结实率为90%以上,生育期间亩日生产量5.7-6.0kg,收获指数大于0.55,产量指标为800kg/亩以上。综上所述,从吉林省水稻育成品种演化过程看,60年代和90年代育成品种是产量综合性状较好的时期,2000年以来育成品种的产量下滑是由于育种目标不清楚造成,吉林省超级稻育种目标应进行细致攻关研究明确,本研究提出了详细的株型及产量性状和生理性状数据,供育种者参考。