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本文针对现今小麦生产中存在的“氮肥用量盲目随意、与作物吸收利用匹配性差、肥料利用率低下”等突出问题,以课题组最新育成小麦新品种鑫华麦818为供试材料,通过设置以氮肥施用量差异(全生育期不施氮,N0;每hm2施180 kg、240kg、300kg、360kg,N180、N240、N300、N360)为核心要素的施氮水平试验,研究了不同施氮水平对冬小麦根系形态生长参数、旗叶光合性能、碳氮代谢和籽粒产量的调控效应,探讨了冬小麦根系形态生长参数与光合特性、碳氮代谢生理、产量形成之间的的内在关系,阐明了不同施氮水平下根系形态生长参数变化对协调冬小麦碳氮代谢,增强旗叶光合性能和提高籽粒产量的生理机制,确定了本试验条件下冬小麦的适宜施氮水平,为冬小麦高产高效氮肥运筹提供了技术支撑和参考依据。其主要研究结果如下:1.不同施氮水平处理对冬小麦根系形态生长参数的影响冬小麦1m土体的根长密度（TRL）、根表面积（TRSA）和根体积（TRV）最大值出现时间与施氮水平关系密切,低氮处理的TRL、TRSA和TRV峰值较早出现于抽穗期,高氮处理的TRL、TRSA和TRV峰值却推迟至开花期,但不管高氮和低氮处理,其根系形态生长参数TRL、TRSA和TRV整体上随生育时期的推进和施氮水平的提高均呈先增加后降低的变化规律,以N240处理的根系形态生长参数较其他施氮水平处理大,且生育后期开花至灌浆和灌浆至成熟期两衰老阶段N240处理的根系形态生长参数显著比其他处理衰老进程缓慢,N240处理在开花至成熟阶段TRL、TRSA、TRV的降幅平均值较N0、N180、N300、N360分别提高50.42%、42.67%、26.72%、42.69%,78.42%、53.24%、47.80%、48.53%,75.41%、63.84%、53.75%、73.74%。相关分析结果表明,TRL、TRSA、TRV均与籽粒产量呈一元二次函数方程曲线的相关性,即在一定施氮水平范围内,TRL、TRSA、TRV根系形态生长参数与籽粒产量同步提高,但超过这一施氮范围,小麦籽粒产量则降低。2.不同施氮水平处理对冬小麦旗叶光合性能的影响不同施氮水平处理对冬小麦旗叶的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和胞间CO2浓度（Ci）均具有有明显的调控作用。适量增加氮肥用量,可以提高小麦旗叶的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和胞间CO2浓度（Ci）。相关分析结果表明,Pn、Gs、Tr及Ci与籽粒产量的相关性符合一元二次函数的关系,表明适量增加氮肥用量(N240处理)能提高小麦旗叶的Pn、Gs、Tr和Ci,有利于小麦充分利用CO2,促进光合产物合成与积累,为小麦高产奠定了物质生产基础,而过量施氮或不施氮则会降低这些指标,不利于光合产物的积累,进而影响产量。花后各个生育时期不同施氮水平处理的叶绿素A、叶绿素B、叶绿素总量均随着施氮量的增加而增大,各施氮处理间在不同生育时期亦存在不同程度的差异。叶绿素A/B的变化趋势与叶绿素A、叶绿素B、叶绿素总量的变化趋势不同,开花前的叶绿素A/B值比灌浆期和成熟期分别提高15.71%和1.36%,且各个时期叶绿素A/B随施氮量的增加反而降低。相关分析表明,叶绿素A、叶绿素B、叶绿素总量、叶绿素A/B与产量亦均呈一元二次函数关系。因此,在增加叶绿素含量的同时,要协调好叶绿素A/B的比值,施氮量控制在240-300kg hm-2,有助于小麦光合产物的合成与积累,实现籽粒产量的提高。3.不同施氮水平处理对小麦旗叶氮碳代谢酶活性的影响小麦旗叶硝酸还原酶（NR）活性和谷氨酰胺合成酶（GS）活性均随生育时期的推进呈先增后降的变化趋势,且NR活性于开花期达峰值,GS活性于灌浆期达最大。开花期各处理NR活性大小表现为N360、N300>N240、N180>N0,分别比N0提高25.66%、19.23%、17.34%、9.65%;灌浆期各处理GS活性表现为N360、N300>N240、N180、N0,分别比N0提高46.28%、29.56%、18.84%、7.32%。旗叶磷酸蔗糖合成酶（SPS）活性和磷酸合成酶（SS）活性均随生育时期的推进基本呈“凸”字形变化,且以N240处理开花期的SPS和SS活性最大,较N0、N180、N300、N360处理分别提高59.05%、28.83%、24.54%、33.85%和32.69%、6.47%、1.83%、5.54%。相关分析表明,SPS和SS活性与产量也表现为一元二次函数相关,且开花期的SPS和SS活性与产量呈显著正相关,其他生育时期相关性不显著;而GS活性和NR活性与产量呈一元二次函数相关且方程曲线变化一致,但相关显著性不同,GS活性与产量的相关系数均达显著水平,而NR均不显著。由此可见,适量施氮有利于提高小麦旗叶SS、SPS、NR和GS的酶活性,增强植株碳氮代谢,有利于光合作用产生的同化产物向籽粒中转运,这是合理施氮实现小麦高产的生理基础。4.不同施氮水平对小麦产量及其构成因素的影响施氮量控制在0-300 kg hm-2,单位有效成穗数和每穗粒数均逐渐增加,而千粒重逐渐下降,籽粒产量先增后减,且氮肥用量达360 kg hm-2,产量及其构成三要素都有不同程度的降低。施氮水平处理对小麦氮素农学利用效率影响的分析结果表明,氮肥农学利用率随着施氮水平的提高而降低。依据施氮量与籽粒产量模拟方程并综合考虑产量和氮素利用效率,在本试验条件下,最佳施氮量为263.07 kg hm-2,可获最大理论产量8548.80 kg hm-2。