在“粮食丰产增效科技创新”重点专项中，项目组专家通过大田观测数据及作物资源匹配理论模型模拟，解析了三大粮食作物各层次产量限制因子对总产量差的贡献率，在此基础上创建的具有良好精度的遥感—区域作物产量模型系统，能够对农田生态协同气候生产潜力进行估算。三大粮食产区产量及效率层次差异机理分析与缩差技术阐明了作物产量差和效率差的时空分布规律及定量化差异特征，揭示出造成差异形成的气候、品种、土壤、栽培技术等障碍限制因素，对粮食主产区产量和效率差异形成的栽培措施贡献率进行评价，进而明确了作物增产增效潜在优势区域。
项目组专家采用代谢组学、转录组学等组学以及作物生理生态学方法和手段，研究了叶肉导度和气孔对环境温度的快速响应，揭示光合作用快速响应环境的生理学机制，通过叶片结构改良和籽粒膨压改良，实现“增源扩库”，提出密植群体通过光信号调控植株地上部形态结构，调控株型增强抗倒伏能力和提升作物产量潜力。项目组专家建立了水稻机插秧超高产、玉米条带耕作密植、小麦免耕带旋播种等丰产增效栽培技术途径，大幅提高了作物产量水平，缩减了区域产量与效率差异。
