提高水稻单产是保证粮食安全的重要途径。随着产量水平提高，氮肥用量也持续增加，过量施氮不仅造成氮肥大量损失，氮肥利用率降低，还会引发生产效益下降及环境污染等一系列问题。因而在提高水稻产量的同时，如何协同提高水稻的氮肥利用率是当前水稻科研工作者的重要任务。为此，2009-2011年于扬州大学农学院实验农场在稻麦两熟制条件下，通过对长江中下游地区所选育和引进的有代表性的50个早熟晚粳品种（系）进行七个氮肥水平(0、150、187.5、225、262.5、300、337.5 kg N/hm2)试验，从中得到各品种的最高生产力及其对应施氮水平，并将这最高生产力定义为氮肥群体最高生产力。根据氮肥群体最高生产力和氮肥利用率为划分标准，筛选出低产氮低效、高产氮中效和高产氮高效3种类型水稻品种，在此基础上，系统比较研究了3种类型水稻品种的氮磷钾吸收利用特性、根系形态生理特性、物质生产积累特性、叶片光合及衰老特性、茎秆特性及其与生产力和氮效率的关系，以期为品种改良和高产高效栽培提供理论依据。主要研究结果如下:　　 (1)随着生产力由低到高，总颖花量增加了24.3％，总吸氮量增加了17.9％，差异均达极显著水平。从不同生育阶段来看，高生产力类型品种的氮素积累量在够苗至拔节阶段显著降低，在够苗前、拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段分别提高34.0％、19.6％和45.6％，差异均达显著水平，尤以抽穗至成熟阶段的吸氮优势更为明显。生产力同处于顶层水平的品种，其氮素积累与转移也存在显著差异，并最终影响到氮肥利用率。较之高产氮中效型品种，高产氮高效型品种拔节前氮素积累量和阶段积累率均有所降低，拔节至抽穗阶段的氮素积累量虽未明显增加，但氮素阶段积累率却更高，抽穗至成熟阶段的氮素积累量及阶段积累率均显著提高。高产氮高效型品种较高产氮中效型品种在抽穗后的氮素转移量和转移率均有所增加，但增幅较氮低效至氮中效提升时明显减缓。　　 (2)随着生产力提高，植株的磷、钾积累总量分别提高27.8％和10.0％，差异均达显著水平。其中拔节前的磷、钾积累量未有明显变化规律，而拔节至抽穗及抽穗至成熟阶段均显著提高。与低生产力类型比较，高生产力品种的钾素籽粒生产效率均有所提高，而磷素籽粒生产效率未有恒定提高的趋势。高产品种间比较，随着氮效率进一步提升，磷、钾积累总量分别提高1.5％和3.9％，后者差异达显著水平。其中拔节前未有明显的磷、钾积累优势，拔节后磷、钾积累量开始增加，抽穗至成熟阶段尤为明显。氮素积累量与磷、钾积累量在各生育时期及各生育阶段均呈正相关关系。但随着高产品种氮效率的提升，磷、钾籽粒生产效率均有所降低。表明高产品种氮高效与磷、钾的高效吸收能协调统一，但磷、钾的利用能力有待进一步提高。　　 (3)较之低产类型品种，高产类型品种在根干重、根体积、根系总吸收表面积、活跃吸收表面积、根系α-NA氧化量及根系伤流强度等方面在各个生育时期均存在着明显的优势，说明生产力的提高伴随着根系形态特征的改善和生理活性的加强。同为高生产力类型品种，因氮利用率的差异根系形态生理特征表现不同。较之高产氮中效类型，高产氮高效型水稻的群体根干重、群体根体积、群体根系伤流强度和根系总吸收表面积均有所降低，而单茎根干重、单茎根体积、单茎根系伤流强度、活跃吸收表面积比及根系α-NA氧化量却有显著或极显著提高。表明适当控制高生产力水稻的群体生长量，促进群体和个体协调发展，着力提高抽穗后单茎根系质量，将是水稻高产和氮高效协调统一的可靠途径。　　 (4)随着生产力提高，物质生产总量提高20.3％，差异达显著水平。其中在够苗前、拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段的干物质积累量和群体生长率分别提高15.1％、27.0％、24.8％和15.1％、28.4％、23.0％，够苗至拔节阶段则互有高低。高产品种间比较，随着氮效率进一步提升，各生育时期的单位面积茎蘖数均呈下降趋势，其中够苗、拔节、抽穗和成熟期平均分别降低5.8％、11.6％、7.0％和5.7％，差异均达显著水平，而成穗率显著提高。各生育时期的干物质积累量均有所下降，其中，够苗、拔节、抽穗和成熟期分别降低12.2％、10.5％、8.3％和5.0％，收获指数却显著提高。抽穗至成熟阶段的干物质积累率提高5.4％，群体生长率提高5.2％。表明抽穗前适当控制群体生长，抽穗后保持较高的群体生长水平及较高的收获指数是高产氮高效型品种的重要物质生产特性。　　 (5)较之低产类型品种，高产类型品种群体叶面积指数(LAI)大，高效叶面积率及有效叶面积率高，剑叶叶绿素含量(SPAD值)和净光合速率高，叶片衰老慢。高产品种间比较，随着氮效率提升，群体叶面积指数(LAI)于生育前中期（够苗、拔节、抽穗期）减小，成熟期增高;剑叶净光合速率于灌浆前期（齐穗后0～10天）并未明显变化，灌浆中后期（齐穗后20～40天）显著增高，主要原因是：　　 ①叶绿素分解少，保证了叶片对CO2的高同化能力;　　 ②SOD活性高，保证了植株更强的抗氧化能力，MDA含量少，膜脂破坏程度低。　　 表明抽穗前合理控制无效及低效叶面积生长以适当减小群体叶面积规模，抽穗后有效地延缓植株衰老，以保证叶片持续较高的叶绿素含量和净光合速率，是促进水稻高产品种进一步提升氮效率的重要途径。　　 (6)较之低产类型品种，高产类型品种茎秆基部N1节间变短、N6节间变长，株高有所增加;茎粗、茎壁厚、茎鞘干重均极显著增加;茎鞘的K、Si含量极显著增加，N含量显著降低。由于茎秆物理性状的改善及化学成分的差异导致茎秆综合抗折力明显提高，倒伏指数降低。同为高生产力类型品种，因氮效率的差异茎秆形态生理特征表现不同。较之高产氮中效类型，高产氮高效类型水稻品种茎秆N4、N5节间变长;茎秆粗度略有降低，但茎壁厚增加，表现茎秆干重增加，充实度加强;茎鞘的K含量无明显变化，但Si含量显著降低，N含量也呈降低趋势。对于高产品种，适当增加N4、 N5节间长度以改善叶片配置，适当降低茎粗而提高壁厚和充实度以保证茎秆抗折力和输导能力，适当降低茎鞘Si含量以促进氮素的转移，有利于进一步提高氮肥利用率。