大米是全球最重要的主食作物之一，为超过一半的人口提供基础粮食。然而，水稻产量的增长未能跟上全球人口增长的步伐，因此提高优质水稻品种的产量和品质成为了一个巨大的挑战。为了应对这一挑战，本研究通过不同施氮量和种植密度所形成的多种水稻群体结构，探讨了亚热带双季稻系统中影响水稻品种籽粒产量和品质的关键性状。研究表明，植株的光合速率和呼吸速率对早稻和晚稻的籽粒产量有显著影响。相关分析发现，随着植物光合速率和呼吸速率的增加，籽粒产量和品质均有所提高。同时晚稻的产量还与冠层温度存在相关性，显示出环境因素在产量形成中的重要作用。

本研究中90和120 kg/ha的氮肥施用量足以确保早稻和晚稻的高产。同时，除了氮肥的用量，植株密度对水稻的产量和品质也有显著影响。研究表明，早稻和晚稻的最佳种植密度分别为25 cm × 12 cm和25 cm × 14 cm。综上所述，植株光合速率和呼吸速率是决定水稻产量和品质的关键性状。较高的光合速率和呼吸速率有助于提高早稻和晚稻的产量和品质。因此，通过优化施氮量和密度管理，可以有效提高水稻的产量和品质，为未来水稻生产提供了科学依据。

图1.日平均温度（A）和太阳辐射（B）在试验期间早稻、晚稻变化趋势

图2. 群体性状对早稻（A）和晚稻（B）产量的相关性

图3. 群体性状对早稻和晚稻整穗率分别为（A，B）、早稻和晚稻的垩白度分别为（C，D）和早稻和晚稻垩白度分别为（E，F）的相关性

图4 早稻和晚稻籽粒产量与植物光合作用(A)和呼吸速率(B)的Pearson关系

图5.主成分分析的双线图显示了早稻和晚稻不同氮肥和种植密度处理的生物量、产量、品质和群体性状的主要变化轴

箭头是表示特征和Dims之间相关性的向量，因子图（cos²）上变量表示的质量用不同的颜色表示。较高的cos2表示该变量在主成分上的良好表征。CD，垩白度；CRR，垩白率；高容积率、精米率、叶面积指数；PS：植物光合速率；R，植物呼吸速率；RH：冠层相对湿度；单叶比，小穗叶比；T，冠层温度。