干旱是制约小麦产量的主要环境因素之一。在我国水资源短缺日益加剧与耕地面积逐渐减少的情况下，小麦的节水高产是实现农业可持续发展的关键。小麦产量的形成源于小麦对光能的截获和同化以及光合产物在体内的运输和分配，不同水分条件下小麦产量形成的生理生态机制一直是农业研究中关注的热点和重点问题。为此，本研究于2008-2011年在黄淮海平原的典型代表点—禹城综合试验站设置了水分胁迫历期、水分胁迫程度和灌溉模式试验，进一步揭示了不同土壤水分条件下小麦产量形成的规律以及影响小麦产量与水分利用协同提高的制约因素，阐明了土壤水分对群体光合作用及光合产物分配的生理调节机制。该研究可为利用小麦生理生态指标构建高产群体，水资源紧缺地区粮食安全生产提供可靠的理论依据。研究的主要结论如下:　　 (1)进行了水分胁迫历期与水分胁迫程度对小麦光合特性及产量的影响研究，揭示了水分胁迫对小麦光合作用、冠层发育及作物产量形成的作用机制。提出小麦生育期间，0-40cm土层平均土壤相对含水量返青至开花期保持在55±5％，开花至成熟期保持在70±5％;同时结合高密度的种植方式，可在高效节水的前提下实现相对较高的产量。同时也得出，中度水分胁迫下采取高密度种植方式也能在节水的同时获得一定产量。　　 (2)围绕着小麦产量形成，研究了不同灌溉模式下小麦群体结构、冠层结构、干物质积累与分配动态，明确了不同灌溉模式下小麦产量形成机制与高产群体结构的指标特征。得出小麦高产的群体质量指标为:成穗数为682.5×104·hm-2，成穗率50％左右，穗粒数为37粒左右，穗粒重41g以上，叶面积指数3.4～4左右，灌浆期群体光截获率达到92％左右。　　 (3)进行了不同灌溉模式下小麦群体光合作用的研究，揭示了不同灌溉模式对群体光合作用的调控机制。得出灌溉次数与群体光合速率呈抛物线型关系，较多的灌溉次数下群体光合速率的提高归因于LAI增大和群体光截获的增加。较多的灌溉次数必须与较高的光强配合，弱光下水分对光合机构的正向效应因受光限制难以发挥。提出春季灌拔节和孕穗2水（每次灌水60mm）的群体光合能力最强，产量最高。　　 (4)通过测定分析小麦不同灌溉模式下的叶面积指数、光辐射传输截获与冠层光合及产量形成的相互关系，揭示了作物群体内的光补偿点位置与灌溉模式、群体光合能力及产量的关系，得出冠层内光补偿点位深度为47～50cm的群体具有较高的产量特征。提出作物群体内的光补偿点位置可作为评价小麦群体质量的一个综合诊断指标。　　 (5)分析了冠顶器官蒸腾减弱对小麦干物质积累转运及产量形成的影响，得出了干物质积累、转运主要受生理生化过程的影响，与冠顶器官的蒸腾作用没有明显联系。冠顶器官蒸腾受抑制的情况下产量降低的主要原因是其源库关系的改变。　　 (6)分析了不同灌溉模式下冠顶器官光合对产量的贡献。得出春灌拔节和孕穗2水，冠顶器官光合生产能力最强，可获得较高产量。同时也指出穗光合的主要时期在灌浆前期，灌浆中后期穗光合对产量的绝对贡献不大;灌浆中后期各器官光合对产量的贡献以茎鞘＞旗叶＞倒二叶或倒三叶。