在大田试验条件下,于2009-2011年在河南省温县高产区,以冬小麦平安8号为供试材料,设置了当前农民习惯栽培管理模式(FM),在农民习惯管理模式基础上的优化模式1(AM1),当前超高产管理模式(AM2),再高产高效管理模式(AM3)4个栽培管理模式,应用Richards非线性增长模型模拟地上部干物质积累和氮素积累研究物质积累和氮素积累规律,应用氮平衡原理评价栽培管理模式氮素盈余状况,应用系统工程方法对栽培管理模式的综合效益进行分析评价,以探索实现冬小麦高产高效的优化栽培管理模式。研究结果如下：1、不同栽培管理模式对冬小麦干物质形成动态的影响本试验结果表明,成熟期不同栽培管理模式的干物质积累量差异显著,两年结果均是AM2最高,FM最低,AM2平均比FM高出12.94%。通过对干物质积累动态的模拟,结果表明,FM与AM相比,小麦总生育期天数比AM少4d,将整个生育期分为渐增期、快增期和缓增期,快增期和缓增期天数无差异,但FM渐增期天数少于AM；快增期和缓增期天数一共为54d,占总生育期天数的22.67%,但这两个时期干物质积累量占总干物质积累量的53.64%。不同栽培管理模式对于物质积累速率的影响差异明显,FM、AM1、AM2、AM3达到最大速率的时间、最大速率和平均速率分别为199d、203d、202d、202d和279.68kg/d/hm2、328.02kg/d/hm2、380.38kg/d/hm2、339.67kg/d/hm2和171.44kg/d/hm2、203.58kg/d/hm2、236.61kg/d/hm2、210.07kg/d/hm2。从整个生育期看,相对于AM模式来说,FM模式干物质积累特点为前期速率高,达到最大速率早,但最大速率和平均速率较低,加之渐增期持续时间较少可能是导致FM生物量少的内在原因。2、不同栽培管理模式对冬小麦产量及氮素利用率的影响AM1、 AM2、AM3的籽粒产量2009-2011分别比FM模式增加了3.25%、12.78%、7.60%和4.11%、13.10%、7.95%。从产量构成要素分析,农民习惯模式成穗数高于调整模式,但穗粒数和千粒重却显著低于调整模式,致使籽粒产量显著低于调整模式。不同模式间收获指数差异显著,AM1的生物量及收获指数均有所提高,但年份之间有差异,AM2和AM3均显著高于FM;AM2与AM3相比,尽管AM12生物量显著高于AM3,但由于收获指数低于AM2,导致了两模式间籽粒产量无显著差异,表明提高小麦籽粒产量应调控生物量与收获指数的同步提高。从氮素绝对吸收量来看,表现为AM2>AM3>AM1>FM,与FM相比,AM模式籽粒吸氮量增加了7.66%、23.67%和17.18%。从氮肥利用率看,不同管理模式间氮肥农学效率差异显著,AM3为最高,AM2与AM3相比,在物质生产差异不显著的情况下,AM3通过减施氮肥的管理措施提高了氮肥农学利用效率；氮肥偏生产力2年结果均表现为AM1>AM3>FM>AM2,表明AM1具有较高的氮肥经济效率。3、不同栽培管理模式对冬小麦地上部氮素积累和土壤氮供应的影响试验研究结果表明,成熟期不同栽培管理模式的氮积累量差异显著,两年结果均是AM2最高,FM最低,AM2平均比FM高出19.05%。通过对氮积累动态的模拟,结果表明,地上部氮积累总生育期天数与干物质积累同步,不同模式间氮积累差异主要表现在氮积累速率不同,FM、AM1、 AM2、AM3达到最大速率的时间、最大速率和平均速率分别为185d、200d、196d、197d和2.31kg/d/hm2、68kg/d/hm2、3.59kg/d/hm2、3.54kg/d/hm2和1.43kg/d/hm2］1.64kg/d/hm2、2.19kg/d/hm2、2.17kg/d/hm2。土壤无机氮供应状况呈现从播种到越冬士壤无机氮含量快速升高,从越冬到拔节快速下降,从拔节到成熟缓慢下降的规律。这与AM拔节期追施氮肥及小麦生长规律相一致,而FM一直下降,这与FM氮肥全部基施相一致。拔节期AM2土壤氮素供应量相对于AM1、FM分别提高了54%、27%,AM1无机氮供应量低是由于前期施氮量最低,但拔节期追施氮肥缓解了后期小麦对氮素的需求,而FM模式没有追肥,相对较低的土壤无机氮含量将是FM后期物质生产的限制因素。4、不同栽培管理模式对麦田氮素平衡的影响从2年麦田全年氮盈余来看,不同模式表现为AM2>FM>AM3>AM1,尽管FM与AM2相比年际间表现不一,但FM与AMI,AM2与AM3相比均达显著水平。从氮素输入途径看,施氮占总输入的40%-53%,土壤矿化及起始无机氮占总输入的42%-53%,由于士壤矿化量受土壤质地、土壤理化性质及气候的深刻影响,起始无机氮量与上季作物残留量有关,因而氮肥运筹对农田氮盈余有较大影响。从输出项看,小麦吸氮量平均占总输出量的62%,从农艺措施入手调控小麦氮素吸收也是调控氮盈余的主要措施。FM氮肥全部基施,前期土壤氮浓度高,但大播量以致大群体的消耗,导致后期土壤氮素浓度低不能满足拔节后小麦生长和发育的需求,后期干物质生产量低、氮绝对吸收量少而致使最终士壤氮盈余量高于AM1。阶段氮盈余分析结果表明,播种到拔节期，氮素主要输出途径为土壤无机氮残留,其次是小麦吸氮量,FM氮表观损失显著高于AM,说明前期过多的氮素供应提高了氮肥的表观损失。拔节到成熟期是小麦物质快速积累时期,需要大量的氮素的及时供应,该时期起始无机氮量表现为AM2>AM3>FM>AM1,为主要的氮素输入途径,占总输入的比例为48%-72%,其次是追施氮肥；主要输出途径为小麦吸氮量,其次是土壤无机氮残留量,由于FM氮肥全部,相对于其他管理模式后期供氮不足,可能是限制小麦氮素吸收、积累量少以致早衰、产量不高的主要原因；该时期AM2总吸氮量最高,但总施氮量(基施+追施)高可能是导致产生麦田氮盈余量高的原因。5、不同栽培管理模式的综合效益评价研究结果表明,综合效益从FM到AM3呈递增趋势,AM3>AM2>AM1>FM,从经济效益看,AM1高于FM,AM3显著高于AM2,其原因在于产量的提高和生产成本的降低。从社会效益与生态效益来看,AM3>AM2>AM1>FM,差异达显著水平，社会效益与生态效益指标中包含了产量、资源利用效率、品质和环境友好的内容,表明相对于FM管理模式,AM1实现了高产高效的要求,提高了籽粒品质,实现了环境友好生产；AM3栽培管理模式综合效益最高,平衡了经济效益、社会效益和生态效益间的矛盾,表明AM3是最优栽培管理模式。综合分析不同栽培管理模式对冬小麦物质生产、产量形成、地上部氮素积累与土壤氮素供应的影响,结合农田氮素平衡及综合效益评价结果,调整模式1应为当前小麦生产中大力示范推广的高产高效栽培管理模式,随小麦生产对产量水平提高和资源高效利用的要求,实现再高产高效的调整模式3将有更广阔的应用前景。