1 理想株型的发展历史
关于作物株型的研究，事实上在出现“株型”这一概念之前就己经开始了。早在1932年 Heath 等指出叶片的姿态和数量是决定物质生产差异的重要因素，因而提出作物的株型问题。20世纪50年代，门司和佐伯把冠层密度和消光系数的概念引进作物群体冠层结构分析，从而为株型理论的研究奠定了坚实的基础。50年代末我国的矮化育种是株型改良的初始阶段。1960年角田重三郎首先根据他对水稻、大豆和甘薯的试验研究，提出了耐肥性与株型的关系及不同肥水条件下，茎叶同化系统的理想型。但直到1968年澳大利亚 Donald 系统地提出作物的理想株型概念及最小竞争理论后，作物的理想株型才真正引起各国育种工作者的广泛重视。
20世纪70年代，松岛省三从水稻高产栽培角度研究理想株型，提出“理想稻”的理论和方法，由此发展为水稻理想株型育种。80年代，杨守仁等从水稻生产实际出发和高产的要求，提出耐肥抗倒、生长量大、经济系数适宜的综合性观点。后来许多学者分别从高产育种和栽培方面对水稻株型问题进行研究。80年代末90年代初，杨守仁等提出并进一步完善了理想株型与优势利用相结合的水稻超高产育种理论、优化性状组配以及杂交后代选择标准和方法。同一时期，国际水稻研究所的科学家提出并实施了新株型育种计划，认为株型突破是实现产量突破的关键，今后的研究方向是利用杂种优势塑造理想株型，进一步提高水稻的产量。其后，四川农业大学、IRRI、沈阳农业大学、广东农科院和湖北农科院等相继设计出了适合本地区的超高产理想株型模式。
2 水稻理想株型育种形态、生理、生态性状的研究进展
2.1 茎秆性状的研究
倒伏是水稻高产的重要限制因素之一，而植株的抗倒性也主要由株高所决定的。20世纪50～60年代，中国的矮化育种阶段是实践与株型理论相结合的第一个发展阶段，这个阶段的研究中心是作物的株高，通过降低株高使品种的耐肥、抗倒性和密植性显著增强，进而提高叶面积指数和生物产量，从而提高作物群体的产量，并选育出了矮脚南特等一系列的矮秆高产品种。随着株型理论研究的深入和生产实践发展，对株高有了新的认识，矮秆主要是提高了经济系数，生物产量并无明显变化，认为产量上要有较大的突破必须在生物产量上有大幅度的提高。适当增加一点株高，可以降低叶面积密度，有利于 CO2 扩散和中下部叶片的受光，对生长量和后期籽粒充实显然是有利的。同时也有研究证明，株高与生物产量呈显著的正相关，尤其是在高产条件下关系更为密切，而生物产量增加又是穗粒数和千粒重增加的物质基础。徐正进等通过研究明确指出，近年来北方粳稻区育成的高产品种的一个明显特征就是生物产量高。进一步提高单产，生物产量的提高是主要途径，而继续提高谷草比的可能性不大。杨守仁等提出北方一季粳稻的“偏矮秆”定在90～100 cm，IRRI 确定的株高标准是95～100 cm，陈温福等则认为新株型水稻株高应达到 95-105 cm。
张忠旭等认为抗倒伏能力与第一伸长节间长度呈极显著负相关，而与基部茎秆粗度、厚度呈极显著正相关。大川等研究也发现：茎秆物理性状中弯曲应力、断面系数和叶鞘加固度存在显著的品种间差异，与抗倒伏性有直接关系，为改善高秆品种的抗倒伏性指明了方向。凌启鸿研究认为，通过控制基部节间的伸长形成抗倒的壮秆，同时也控制了无效叶面积和低效叶面积的生长。而促进穗下节间的伸长，又能减少颖花的退化，增加可孕花和增大剑叶面积，使叶层疏密得宜，有利于光能利用，提高群体的粒叶比。凌启鸿认为，壮秆是大穗的组织结构和物质基础，单茎茎鞘重大的植株，茎鞘内贮藏性物质多，对提高结实率和粒重能起稳定性作用，是提高抗倒能力的物质基础，随着单茎鞘重的增加，叶片的比叶重增加，叶片比较直立，结实期叶面积的衰减速度下降，因而提高了灌浆结实期的光合生产力。水稻茎秆的粗细不仅影响群体的抗倒能力，还决定着穗的大小，赵正武研究杂交稻时发现，茎粗每增加1 mm，每穗总粒数增加30.15粒，实粒数增加22.23粒。关于水稻茎秆粗细研究以往多是经验性描述，认为茎秆粗壮是株型育种的重要指标，而关于茎秆粗细在群体中的生理生态作用还有待深入研究。