提升水稻产量与品质的协同效应是当前水稻生产面临的重大挑战。深入剖析并清晰界定影响产量与品质协同提升的关键水稻群体特征, 对于指导水稻品种的改良和栽培技术的优化具有至关重要的意义。本研究以秀水134 (XS134)和黄华占(HHZ)为材料, 分别设置常规固定施氮模式(N0、N1、N2、N3)和基于SPAD阈值的动态施氮模式(RTNM、S34、S37、S40)。通过在水稻关键生育期采集静态与动态农艺生理指标, 以及产量和稻米品质数据, 采用不同多目标回归预测模型, 以深入解析水稻关键农艺生理指标对产量和稻米品质的响应。结果表明: (1) 总体上水稻产量与稻米综合指标(GQI)呈互斥关系。随着施氮量的增加, 产量逐渐提高, 而GQI则呈降低趋势, 尤其在固定施氮模式下, 这种负相关性更为明显。然而, 与固定施氮模式(N2)相比, 动态施氮(RTNM)在施氮量减少了32.01%~58.02%的同时, 能够稳定水稻产量并提升了GQI 3.10%~38.34% (除2022年XS134外), 这凸显了动态施氮模式在缓解水稻产量与品质互斥性, 并推动两者协同提升方面的潜力。(2) 相关性分析表明, 50个静态农艺指标中, 有28个指标与水稻产量和GQI均呈显著相关性, 占比56.00%。3种“量质”回归模型对水稻产量(R²: 0.74~0.83; RMSE: 0.40~0.49)和GQI (R²: 0.81~0.90; RMSE: 0.63~0.88)的预测能力表现出不同程度的准确性。特征重要性解析表明分蘖期的群体生物量是对产量和品质的预测均为正效应(0.09~6.37), 而株高、叶面积指数和叶重等在预测产量和品质时出现互斥, 这表明在构建水稻产量与品质协同提升的分蘖期群体时, 需要在确保群体生物量的基础上, 对“量质互斥指标”开展适宜度评估与优化。同时, 穗发育期的群体净同化率(NAR)对水稻产量和GQI均呈现出不同程度的正效应值(0.06~1.00), 暗示了穗发育阶段水稻的单位叶片光合效率可能是实现二者协同提升的重要群体特征。综上, 相较于常规固定施氮模式, 基于SPAD阈值的动态施氮策略可在一定程度上实现水稻产量与品质的协同提升; 分蘖期干物重和穗发育期NAR可以作为实现这一协同效应的重要参考指标。