本研究选用冬小麦长武134和长旱58作试验材料。2010-2011和2011-2012小麦生长季,在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站设置4种不同的栽培模式:栽培模式1(T1),长武134品种,氮肥150kg/ha,磷肥120kg/ha,以农民正常耕作为主;栽培模式2(T2),长旱58品种,氮肥(120+75)kg/ha,磷肥120kg/ha,采用保护性耕作方式;栽培模式3(T3),长旱58品种,氮肥(120+75)kg/ha,磷肥120kg/ha,45000kg/ha有机肥(牛粪)并且夏闲期秸秆覆盖,播种时秸秆还田,采用保护性耕作方式;栽培模式4(T4),长旱58品种,氮肥150kg/ha,磷肥120kg/ha,夏闲期地膜覆盖,播种时去除地膜,以农民正常耕作为主。研究了在不同栽培模式下小麦茎秆中干物质,可溶性糖和全氮的积累、转运以及籽粒在灌浆过程中的变化。本研究取得如下主要结论:(1)长旱58品种较长武134品种有更强的干物质积累的能力。在茎秆不同节间之间,下部节间积累干物质的能力强于上部节间。在下部节间中,倒三茎积累和转运干物质的能力比倒四茎强,而在上部节间中,倒二茎有最强的干物质积累能力。花后合成的干物质对最终籽粒的贡献率大于花前干物质对最终籽粒的贡献率。不同生育期内,在灌浆中后期的降雨量,可以影响花后干物质的合成。不同节间在转运干物质上有不同的特点。表现为:随着茎秆从上向下,花前干物质对最终籽粒的贡献率逐渐降低,而花后干物质对籽粒的贡献率则呈现相反的趋势。(2)茎秆不同节间可溶性糖的积累和转运也受到不同栽培模式的影响。主要表现为:长武134品种茎秆积累可溶性糖的能力显著低于长旱58品种。在长旱58品种中,使用有机肥增加了茎秆积累可溶性糖的能力。通过相关性分析,开花当天茎秆中可溶性糖的含量与可溶性糖的转运量有显著的相关性(r=0.900P=0.01水平下)。在长武地区,灌浆中期降雨量较少,会造成土壤干旱,加速可溶性糖从源器官向库器官的转运,并且从开花到籽粒成熟的时间较长。因此,为了满足籽粒在灌浆中期对同化物的需求以及维持较长的灌浆时间,开花期茎秆中可溶性糖的含量,对籽粒灌浆有重要的作用。灌浆过程中,茎秆不同节间出现可溶性糖含量峰值的时间有所不同。(3)不同栽培模式对不同源器官在灌浆过程中含氮率的变化也有显著的影响,源器官的含氮率随着灌浆过程的进行而逐渐降低,到收获时达到最低值。而穗下节可见光部分含氮率的变化,则呈现单峰趋势,在开花后5d达到最大值。叶片的含氮率高于茎秆的含氮率。在所有叶片中,以旗叶的含氮率最高,而在茎秆中,以穗下节可见光部分的含氮率最高。在对籽粒氮素贡献率上,以叶片的贡献率最大(30.9%),其次为颖壳+穗轴(24.7%),最后为茎秆(23.6%)。不同的栽培模式显著的影响了氮素的垂直分布,T3显著的提高了氮素在小麦中的分布。在梯度1中的氮浓度和最终籽粒中的氮浓度之间有显著的相关性(r=0.994 at 0.01level)。(4)不同品种之间,长旱58较长武134有更大的光合面积和叶面积指数。T3提高了光合面积和叶面积指数。旗叶面积、叶面积指数可以提高小麦的光合能力,积累较多的光合产物。而较高的非叶器官的表面积,可以维持灌浆中后期光合作用的进行。(5)籽粒总淀粉积累速率的变化表现为随灌浆进程逐渐加快,到灌浆中期达到最大值,之后下降。不同栽培模式之间比较,在花后20d,T3淀粉累积量大于其余各个处理;花后20d之后,T2有最大的淀粉积累量。不同穗位上的籽粒,在氮素积累上差异不显著,顶部籽粒氮素积累量低于中部和下部籽粒氮素积累量。(6)不同栽培模式显著影响了籽粒的最终产量。2012年籽粒产量显著高于2011籽粒产量。有机肥对籽粒的增产是通过增加穗粒数和穗数的来实现的。长武134品种的水分利用效率低于长旱58品种。不同栽培模式之间,水分利用效率差异不显著。