产量潜力是指通过最佳农艺措施(营养和水分不受限制,病、虫、杂草等得到有效控制)所可能达到的产量极限。提高产量潜力一直是水稻育种学家和生理学家的主要目的。良好的形态结构可以从空间结构上提高对光能的利用,是高质量群体的必备条件。在最优的管理条件下,研究不同基因型水稻形态和生理特性对其产量潜力的影响,比较基于产量与基于植株特性选择不同基因型水稻对提高产量的有效性,对于育种学家正确筛选不同基因型水稻品种及提高水稻产量潜力具有重要意义。本研究在2008年旱季(DS)选种的基础上,于2009年DS、2009年雨季(WS)、2010年DS在菲律宾国际水稻研究所(IRRI)试验农场进行。在2008DS水稻成熟前一周左右,从育种学家重复产量试验田196个F6-F7基因型中,基于株高、顶三叶片夹角、穗与剑叶的相对位置、穗子大小、穗子紧凑性、着粒密度等,目测选取最优52个不同基因型水稻,然后结合其总生物产量和结实率进一步筛选出16个不同基因型；同时从196个育种系中通过测产选取16个最高产量的基因型,其中3个为重叠基因型。另选取3个对照品种(IR72, NSICRc158, SL-8H/Mestizo7)进行大田试验。系统研究不同基因型组水稻形态和生理特性对其产量潜力的影响；比较基于形态和生理特性选择与基于产量选择对提高产量的有效性,并进一步探明在最优的作物管理条件下,理想株型是否能表现出较高的产量潜力。取得的主要研究结果如下：(1)基于植株特性选择组和重叠组水稻开花期和成熟期株高均显著高于基于产量选择组和对照组。剑叶与穗的相对高度差是指从水稻植株基部到剑叶顶端的高度减去从植株基部到穗顶端的高度,其差异反映了穗和剑叶所处的相对位置。研究结果表明,不同基因型水稻剑叶与穗的相对高度差均为正值,表明所有的稻穗均位于剑叶以下,而基于植株特性选择组水稻剑叶与穗的相对高度差显著高于基于产量选择组,且基于产量选择组剑叶与穗的相对高度差在四组中最小。因此,与基于产量选择组相比,基于植株特性选择组水稻穗子与剑叶的相对位置更有利于剑叶进行光合作用。(2)基于植株特性选择组的茎粗最粗且显著高于对照组。开花期,基于产量选择组水稻的茎蘖数显著高于基于植株特性选择组。水稻生长后期随着一些无效分蘖的死亡,水稻茎蘖数略有下降,使得成熟期不同基因型水稻的茎蘖数均稍低于开花期。但基于产量选择组水稻的茎蘖数显著高于基于植株特性选择组。单位面积高的有效穗数为基于产量选择组高产奠定了基础。(3)不同基因型组之间水稻幼穗分化期LAI和CGR无显著差异。开花期,基于植株特性选择组LAI显著高于基于产量选择组。不同基因型水稻LAI在各生育期间从大到小依次为：开花期>成熟期>幼穗分化期。基于植株特性选择组水稻从移栽到开花期积累的干物质总重显著高于基于产量选择组,且雨季干物质积累总量显著低于旱季。基于植株特性选择组的产量并未显著高于基于产量选择组。可见,基于植株特性选择组开花期高的干物质积累总量并未导致高的产量,其原因可能是由于其后期收获指数较低及倒伏所致。2009DS、2009WS和2010DS,32个不同基因型水稻抽穗扬花前干物质对籽粒的贡献率平均分别为26.9%,20.2%,26.9%,水稻抽穗扬花后干物质对籽粒的贡献率平均分别为73.1%,79.8%,73.1%。(4)水稻移栽早期,由于植株生长迅速,水稻冠层光辐射截获率增长较快,至水稻移栽后40天,冠层光辐射截获率达到91%左右,随后,截获的太阳辐射率缓慢增加,移栽后90天,对照组、基于植株特性选择组、基于产量选择组、重叠组水稻冠层太阳辐射截获率分别为96.9%,97.1%,97.4%,96.6%。四组中对照组的产量最高。水稻移栽后41天和54天,对照组辐射截获率与产量的相关系数R2分别达到0.8503和0.9265,说明水稻生长早期,冠层高截获率是其高产的基础。(5)开花期,对照组、基于植株特性选择组、基于产量选择组及重叠组SPAD值分别为35.0,32.8,34.7,33.8。施入穗肥后7天左右SPAD达到最大值,随后不同基因型水稻SPAD值开始下降至最低。单位时间内SPAD最大值与最小值之间的差异和SPAD最大值与最小值之间的差异与产量均成极显著的负相关,其相关系数(R2)分别为0.6951和0.7114。表明后期保证高的叶片SPAD值有利于产量的提高。可见,开花后增施氮肥可提高剑叶的叶绿素含量,延长叶绿素含量缓降期,使植株在生育后期保持较高的绿叶面积,对提高水稻产量具有重要意义。开花期叶片的氮素含量高于茎鞘,且基于产量选择组的叶片含氮量显著高于基于植株特性选择组。灌浆期,水稻茎、叶中氮素含量逐渐向穗部转移。不同基因型组水稻成熟期的饱粒含氮量显著高于其他器官。2009DS、2009WS和2010DS,32个不同基因型水稻饱粒累积含氮量占总氮比例平均分别为52.6%、54.7%、59.5%。基于植株特性选择组水稻在开花期氮素干物质生产效率显著高于基于产量选择组,在2009DS和2010DS,两者表现出极显著的差异。表明基于植株特性选择组高的氮素干物质生产效率导致高的干物质产量。基于产量选择组的氮素稻谷生产效率高于基于植株特性选择组,2010DS两者表现出显著的差异。基于产量选择组高的氮素稻谷生产效率可能是其收获指数显著高于基于植株特性选择组的主要原因。(6)基于产量选择组颖花/叶(m2)、实粒/叶(m2)均显著高于基于植株特性选择组。基于产量选择组粒重(mg)/叶(m2)在2009WS和2010DS显著高于基于植株特性组。颖花/叶(m2)、实粒/叶(m2)主要反映单位叶面积负载库容量的大小和抽穗后单位库容量。研究结果表明,基于产量选择组单位叶面积的负载库容显著高于基于植株特性选择组,且抽穗后单位库容量优于基于植株特性选择组。可见,由于基于产量选择组更有利于构建一个高质量的群体和提高群体光合生产力,故而其籽粒产量和产量潜力均较高,而基于植株特性选择组则正好相反。基于产量选择组颖花/叶(m2)、实粒/叶(m2)和粒重(mg)/叶(m2)及其与产量之间均表现出正相关关系,表明提高颖花/叶(m2),不仅不会因单位叶面积的负荷量增大而使结实率和粒重降低,相反,由于库对源的促进作用,提高颖花/叶(m2)能提高叶片光合强度并促进光合产物向穗部输送。综上所述,基于植株特性选择组的水稻株高、叶面积指数、开花期总干重、千粒重比基于产量选择组高。与基于产量组相比,基于植株特性选择组水稻穗子位于叶片较下方。然而,基于植株特性选择组水稻穗子大小和结实率并没有得到改善。在产量上,基于植株特性选择组水稻没有显著高于基于产量选择组。相反,在2010DS其产量显著低于基于产量选择组。在29个不同基因型中,三季的最高产量均出现在基于产量选择组中,最低产量均出现在基于植株特性选择组中。可见,本研究中,在最优的作物管理条件下,具有理想株型性状的基因型水稻并没有显示出高的产量优势。基于产量选择比基于植株特性选择对于育种学家筛选品种更有效。