为保障粮食安全，“十五”国家农业科技攻关集成创新了一批提高粮食综合生产能力的技术体系，为国家粮食安全保障提供了重要技术支撑。
研究立足东北平原、华北平原、长江中下游地区和黄土高原等重点区域，围绕水稻、小麦、玉米、大豆等主要粮食作物，在12个粮食主产省落实了1.5亿多亩的核心区、示范区和辐射区，累计形成了150多项粮食优质高产技术，组装形成62套具有区域特色的高产优质高效技术体系，大大提高了土地粮食综合生产能力。以寒地水稻“三化”栽培技术和大豆高油栽培技术为核心的水稻、大豆全程机械化降耗增效栽培技术体系,可使水稻亩产增加15%，大豆亩产增加20%，田间综合机械化作业率分别达到96%和98%。小麦保优节水栽培技术，水分生产效率达到1.65～1.8kg/m3，亩节省灌溉水100m3，大幅度地提高了土地和水资源的利用效率。针对干旱地区提出的高效节水种植技术体系可以使降水利用率提高8%，水分利用效率提高4.5～7.5kg/m3，土壤含水量提高1-3%，经济效益提高100元/亩。
在东北平原，集成配套出适宜于辽宁、吉林、黑龙江不同生态条件的玉米高产高效节水技术体系；在华北平原的河南、河北、 山东三省集成配套了高产灌区、中产灌区、旱作区及不同区域的小麦玉米双季高产高效节水技术体系；在长江中下游的6省集成了双季稻 “三杂三高”丰产栽培、中稻“稀、控、重”高产栽培、水稻精确定量化栽培作等不同类型的水稻高产优质高效技术模式。2005年创造了再生稻亩产1449.7公斤的世界纪录（福建尤溪）、夏玉米1148.3 公斤、小麦753公斤的超高产记录，实现了亩增产较前三年增产53.9公斤。
