2008年～2009年,分别在内蒙古巴彦淖尔市杭锦后旗和磴口县试验站,通过田间试验,对节水灌溉模式(拔节+抽穗2水)和常规充分灌溉模式(分蘖+拔节+抽穗+灌浆4水)下,不同施氮量对春小麦植株形态特征、冠层结构、光合特性、物质积累、籽粒灌浆、产量形成以及水分和氮素利用等方面进行了较为系统的研究,以期明确春小麦高产栽培水分和氮素高效利用生理机制,为建立河套平原灌区春小麦节水、省肥、高产栽培技术体系提高理论依据。主要研究结论如下:1、灌水和施氮明显促进小麦植株增高,植株上三叶尤其是旗叶叶片长度、宽度、面积增大。小麦群体建成后,2水处理冠层中、下部透光率明显高于4水处理,群体消光系数(K值)表现为中部﹥地面,且随着施氮量增加冠层中、下部K值均呈降低趋势。节水条件下适量增施氮肥,可平衡兼顾冠层上部高效光截获与下部漏光损失,此为节水条件下小麦获得高产的形态学基础。2、节水灌溉模式下,小麦旗叶叶绿素相对含量(SPAD值)、PSⅡ活性(Fv/Fm)、净光合速率等相对较低,但由于叶面积较小,蒸腾速率较低,水分利用效率(WUE)明显提高。同时,节水条件下适量施氮,叶片相对含水量(RWC)和脯氨酸含量增加,渗透调节能力增强,保水耐旱性能得到明显改善。3、不同灌水和施氮处理下,叶面积指数和光合势随着生育进程均呈单峰曲线变化,孕穗至开花期达到最大值,之后逐渐下降直至成熟期。增加灌水次数和施氮量,孕穗期之前群体叶面积和光合势增长迅速,但灌浆期急剧下降;相关分析表明,不同生育阶段光合势与经济产量均呈显著正相关。因此,维持小麦灌浆期较高的绿叶面积持续期是获得高产的重要保证。4、不同灌水和施氮量处理下小麦群体干物质积累量随着生育进程均呈S形曲线变化,群体生长率(CGR)随生育进程呈单峰曲线变化,孕穗至开花阶段达到最高值。拔节之前,不同灌水和施氮量处理干物质积累量差异不明显,拔节以后,干物质积累量表现为4水>2水,高氮>低氮,群体生长率表现为2水>4水,高氮>低氮。与充分灌溉相比,节水条件下适当减少施氮量,可促进花后茎鞘贮藏物质的转运,补偿叶片光合性能衰减造成粒重降低的损失,保持粒重稳定。5、小麦籽粒灌浆高峰期出现在开花后20d左右,在此之前,籽粒灌浆速率表现为2水>4水,低氮处理籽粒增重快于高氮处理;花后20d之后则表现为4水>2水,高氮处理下籽粒灌浆速率下降较慢,而低氮处理由于植株养分亏缺,籽粒灌浆速率迅速下降。随着籽粒发育进程,籽粒可溶性糖含量呈不断下降趋势,淀粉含量则呈递增趋势。节水条件下适当减少施氮量,提高可溶性糖转化为淀粉的效率,增加粒重和淀粉含量。6、节水灌溉模式(2水)与充分灌溉模式(4水)间除穗粒数外,亩穗数、千粒重及实测产量均无显著差异,而水分利用效率(WUE)比充分灌溉模式约提高10%左右。在较低施氮量范围内,随着施氮量的增加,小麦产量、耗水量和WUE同步提高,当施氮量超过一定值后,产量和WUE开始下降。两种灌溉模式下,增施氮肥均能促进植株对氮素的吸收,但氮素利用效率明显降低。与4水处理相比,2水处理下小麦氮素利用效率显著提高。小麦的经济产量、水分利用效率及氮素农学利用效率与总施氮量均呈一元二次曲线关系,河套平原春小麦实现节水、省肥、高产相统一的适宜施氮量(纯N)为8～13 kg/亩。