生态学是研究生物与其环境关系的科学。生物系统与环境系统构成生态系统，成为生态学重要内容。生物系统大体包括微生物、植物和动物。作物狭义地是指农作物。它由粒子、原子、分子、细胞、组织、器官、作物个体、作物群体和作物群落集合层次构成，是一个完整的作物系统。其中只有个体、群体和群落能够独立存在，作物群落是作物系统存在的最高层次。它与环境有着密不可分的关系。
环境因子包括气候、土壤、地理、生物以及人为的因子，其中光、热、水、肥、气、土等是作物生长发育所需要的生存条件。没有这些条件，作物就不能正常生活，丰产将是一句空话。并且这些条件对于作物所需来说，都有一定限度，超过这一限度作物就不能生存。谢尔福德（V.E.Shelford）提出耐性定律（lawoftolerance），“对于具体生物来说，各种生态因子都存在着一个生物学的上限和下限，它们之间的幅度就是该生物对某一生态因子的耐性范围。”在耐性范围内还存在着最适范围，超出最适范围则作物生长不良。不仅如此，以上条件还可以改变作物的遗传性，作为培育新品种的手段，现在生态育种技术已在生产中广泛应用。培育耐阴作物品种，可以在光照度弱的情况下，选育补偿点和饱和点小的植株。可以在寒冷的条件下，选择抗寒的植株。也可以在旱薄地上，选育耐旱耐瘠的品种。广东省农业科学院进行水稻高光效育种，育成早籼良种“叶青伦”。上海市农业科学院筛选出耐冷的粳稻良种“寒丰”。生态育种也在其他作物育种上推广应用。
由于作物群落的作物种类增多，与生态环境的关系更加复杂。作物群落育种更要以生态学的理论为指导，特别是研究和遵循作物群落生态学规律、法则和方法，同时培育群落中各群体的、相适应的优良品种集。