本文从水资源合理利用与增加粮食产量的角度进行了冬小麦生长与土壤—植物—大气连续体水热运移的耦合的应用基础性研究。 本文的研究工作是结合北京永乐店试验站的大量田间试验工作开展的，先后建立了土壤水热运移(Soil)模型、冠层(Canopy)模型、土壤—植物—大气连续体(SPAC)模型、冬小麦生长模拟(Wheat)模型、冬小麦生长与SPAC水热运移耦合(WheatSPAC)模型。利用建立的模型，开展了农田系统水热运移的规律、不同灌溉对冬小麦产量的影响等分析。 在Soil模型中，采用了有限元差分格式，可以比较简洁地处理边界条件。在Canopy模型中，引入的气孔阻力系数经验公式，综合考虑了叶面积指数、土壤水分、辐射、水汽压、温度的影响。在SPAC模型中，引入根系密度的负指数分布形式，同时采用改进的Feddes模型模拟根系吸水过程。SPAC模型的计算结果得到了土壤水分温度剖面的验证。利用SPAC模型对田间的水热运动的分析表明，返青后的能量消耗主要为作物蒸腾量，棵间蒸发占返青后腾发量的20％～30％左右，土壤热通量主要表现为对土壤的增温过程。 在Wheat模型中，结合田间试验，建立了地上干物质与干物质总量、冬小麦产量与穗重之间的经验关系。针对京冬8号进行了模型参数的率定，得到了该品种的基本遗传参数。该模型对冬小麦的产量、干物质积累、叶面积指数等的模拟均有较好的效果。 在WheatSPAC模型中，补充了根系分布、株高、叶面宽的经验公式，实现了冬小麦生长与SPAC水热运移的耦合，模型验证表明冬小麦的干物质积累、叶面积指数变化及土壤蓄水量变化过程的模拟值与实测值有较好的一致性。利用建立的WheatSPAC模型，根据假定的深层土壤下边界，分析了不同灌溉对产量的影响，得到这样一些结论：如果返青后墒情较好，在拔节期进行灌溉对冬小麦的最终产量最为有利；如果在拔节之后进行一次灌溉，则灌溉进行得越早对产量越有利；三水以后，随灌溉量的增加，产量的边际效益递减；返青后，降雨与灌溉的总量在240mm对冬小麦的生长比较有利。 本文的研究工作反映了冬小麦生长的机理与SPAC水热运移的物理本质，利用本文建立的WheatSPAC模型可以开展更为广泛的研究。