由我院作物科学研究所承担的“粮食作物可持续超高产理论与技术模式研究”作为“国家粮食丰产科技工程”的4个共性课题之一，在科技部、农业部的领导下，于2004年9月正式立项启动。课题实施两年来，在全国20多家优势科研单位的共同努力下，在超高产理论体系建设、技术模式建设、品种选育与平台建设等方面都取得了显著成效。
据课题主持人、我院一级岗位杰出人才赵明教授介绍，科技人员在搞清“产量构成、光合性能、源库关系”3个作物产量的理论特点和内在联系后，首次提出了超高产“三合模式”理论。这一理论是将作物产量提高过程从“源”、“库”性能的数量向质量过渡，分为获得性增产、结构性增产和功能性增产3个阶段，超高产的实现，正是在充分保证数量的基础上来挖掘质量的潜能。科技人员还从作物的群体质量、个体间器官协调等入手，从中找出高产的途径，并创新出高光效生物技术、作物超高产化学调控技术、作物全价营养栽培等一批新技术。通过高产品种选育与高产栽培技术相结合，从有效利用光、温、水、气、肥的角度，挖掘出作物的增产潜力。
根据“三合模式”，结合2年来各实施单位超高产实践，探明4条产量挖潜的技术途径，即结构性挖潜、功能性挖潜、结构功能同步挖潜、生态资源挖潜。根据不同熟制、生态条件和品种特性，初步构建了水稻、小麦、玉米3大作物可持续超高产的技术模式22个，并确定了相应的技术原理、技术特征和技术规程。创造出一批超高产典型，其中：福建尤溪再生稻创造世界产量新纪录，连续2年突破1400公斤/亩的单产记录；莱州夏玉米实收1402.86公斤/亩，创造世界夏玉米产量新纪录（2005年）；1.01亩冬小麦－夏玉米田，周年单产1726.02公斤，创造冬小麦－夏玉米两熟超高产全国新纪录（2005年）；中国水稻所在浙江江山双季早稻创693.7公斤的全国早稻单产纪录（2005年）。
在明确超高产育种的技术路线和目标的基础上，课题组在2004～2005年共审定高产新品种12个，其中水稻1个、小麦4个、玉米7个。同时筛选出了一批具有超高产潜力的、超高产达标品种（系）共有41个，这些品种在产量水平与综合抗性上表现突出，为超高产的实现提供了品种基础。期间，该课题共获得国家和省部级奖励4项、省部级成果鉴定8项、申请专利4项；发表论文106篇，其中SCI收录5篇；出版专著4部。