作物高产理论的发展和栽培技术创新是作物产量提高的主要途径，也是作物高产研究的重要方向。本研究以作物产量分析“三合结构”模式为基础，以东北平原春玉米、华北平原冬小麦、夏玉米以及长江中下游平原稻麦、双季稻和再生稻为研究对象，对高产作物群体源库关系以及产量形成生态条件进行了初步定量化分析，取得以下主要结果： (1)在作物产量分析“三合结构”模式二级结构层各因素的关系基础上，建立了“三合结构”定量方程，并利用田间试验与模型模拟相结合的方法，实现了水稻、春玉米、夏玉米和冬小麦的定量方程各参数的定量。进一步研究确定了玉米“三合结构”定量方程各参数之间的具体函数关系式，通过公式代换可推导出某一已知参数与目标参数间的函数关系，且计算数值与测定数值非常接近。作物产量“三合结构”定量方程的建立及参数间函数关系式的确立，为作物群体定量化研究提供了新的思路和方法。为全面掌握群体参数变化与产量形成的定量关系、明确产量提高的关键限制性因素以及指导作物生产技术调控等方面的研究提供了一定的理论依据和数据支持。 (2)结合田间试验及模型模拟，通过数据归一化处理，建立了适用于玉米、水稻和冬小麦的叶面积动态模拟的相对叶面积指数(LAI)动态模型。通过对LAI及出苗至成熟天数进行归一化处理，即分别将最大LAI(LAI<,max>)和全生育期(出苗至成熟)天数定为1，以作物生育期内各时期的LAI值及该时期距出苗期的天数分别除以LAI<,max>和和全生育期天数，得到各时期相应相对LAI(取值范围[0，1])和相对时间(取值范围[0，1])。以相对LAI(y)和相对时间(x)为参数进行模拟，得到相对LAI动态模型y=(a+bx)/(1+cx+dx<2>)。该模型自拔节期起便可根据测定叶面积数据对整个生育期内的作物LAI，变化动态进行较准确地模拟。利用该模型还可以估算出作物生育期间的平均LAI和总光合势，以及任一时间点的LAI和任一时段的光合势；结合田间调查数据，还可得到作物生长期间的平均净同化率及平均作物生长率等重要的产量相关生理参数。模型的建立为作物产量“三合结构”定量方程的参数的确定奠定了基础；同时，作物群体生育期内的LAI模拟数据可作为判断作物群体发展合理与否以及作物群体性能优劣的理论依据。 (3)对作物高产区的土壤质地、土壤养分含量以及生长季内降水、积温和日照时数等因素的分析结果表明，各高产地区的生态条件在正常年份基本上都能满足作物的高产需要，高产地区光热水资源与产量没有明显的相关。光热水资源的时空分布及其之间的协调程度可能是导致作物产量波动的原因之一，而栽培技术措施在一定程度上能够减弱或避免不利气象条件的影响，在高产稳产中具有重要的作用。 (4)研究确立了基于光热资源状况和高产年份光热资源利用效率的作物超高产理论产量指标确定的方法。根据作物高产区的光热资源气象数据，计算得到了各地区作物生长季的光合生产潜力(radiation production potential，RPP)和光温生产潜力(thermal production potential，TPP)。并根据各地区高产年份的产量水平及其相应的RPP和TPP，提出了表征高产年份光热资源利用效率高低的作物光合生产潜力当量(radiation production potential equivalence，RPPE)和光温生产潜力当量(thermal production potential equivalence，TPPE)的概念。以光热资源状况为和高产年份的RPPE和TPPE提出了作物超高产的理论产量指标的确定方法，为评价地区间以及年际间作物生产技术水平及管理措施是否得当提供了一定依据。 (5)根据作物产量提高的变化规律，明确了结构性挖潜途径、功能性挖潜途径和结构与功能同步挖潜途径是作物产量提高的主要途径。针对当前高产地区作物高产实践中存在的突出问题，分析了作物产量变化中的易变因素和实现产量突破的可能方向。认为，春玉米进一步高产的关键是，在群体增加的同时稳定穗粒数；在稳定冬小麦单位面积穗数的基础上，通过提高不孕小穗的结实率来增加单位面积总粒数，可能是高产突破的一个途径；水稻穗数和穗粒数同步提高是进一步高产的重要途径。