Obiectivul principal al producţiei vegetale este transformarea Radiaţiei Active din punct de vedere al Fotosintezei (PAR) în materie uscată care poate fi utilizată sub forma de aliment hrănitor, nutreţ pentru animale sau materie primă pentru producţia de energie. Există o relaţie lineară clasică între intercepţia luminii şi materia uscată totală produsă la grâu. Este de asemenea cunoscut faptul că în cazul soiurilor de grâu cultivate în prezent Indicele de randament este de 50–55%, adică 50–55% din materia uscată va fi transformată în producţie de boabe.
Aceste relaţii simple asigură baza din care ne dezvoltăm principiile agronomice legate de cultivarea grâului. În vederea interceptării radiaţiei necesare trebuie asigurată dezvoltarea unei suprafeţe de asimilare suficient de extinse (nu prea mare) de frunze verzi sănătoase care să captureze 90% din PAR care intră. Această suprafaţă de asimilare trebuie să rămână verde şi sănătoasă pe toată durata umplerii grăunţelor. Există deci două obiective distincte:
Formarea suprafeţei de asimilare începe cu densitatea corectă de semănat pentru obţinerea populaţiei propuse de plante primăvara. Densitatea de semănat se va determina pe baza procentului de germinare, condiţiile patului germinativ, data şi pierderile probabile în câmp. După determinarea acestor condiţii se va verifica pH-ul solului şi starea nutrienţilor, şi se vor lua măsurile necesare. În cazul în care solul nu are pH-ul optim între 6–6,5, unii nutrienţi vor fi mai puţin disponibili din cauza interacţiunilor din sol. Orice deficienţă de nutrienţi trebuie completată cu ajutorul îngrăşămintelor şi micronutrienţilor foliari din programul de gestionare a culturii.
În timpul dezvoltării planta se va baza pe nutrienţii din sol după două/trei frunze, în special pe fosfat şi azot. Cei mai importanţi – şi adesea deficitari – dintre micronutrienţi sunt manganul şi zincul. În primele 50–60 de zile ale creşterii active se stabileşte potenţialul productiv, cu dezvoltarea componentelor principale ale randamentului ca de ex. numărul frunzelor, numărul spicelor şi spiculeţelor. Formarea neîntârziată este influenţată de temperatură şi umiditate.
Cu amânarea semănatului grâului de toamnă, creşte timpul necesar producerii unei frunze (phyllocron), deci se încetineşte dezvoltarea suprafeţei de asimilare. Nutrienţii, în special azotul şi fosfatul pot fi folosiţi în acest stadiu pentru a accelera rata de creştere şi a creşte dimensiunea frunzelor.
După etapa iniţială de formare plantele încep să formeze lăstari şi frunze suplimentare. Acestea contribuie la Indicele de Suprafaţă Verde (GAI) (Suprafaţă verde : suprafaţa sol), adică se formează frunzişul care capturează lumina. În timpul acestei etape plantele trec în stadiul de vernalizare necesar în combinaţie cu lungimea zilei (fotoperioadă) pentru ca dezvoltarea culturii să treacă la următorul stagiu de formare, cunoscut sub denumirea de stadiu de Creştere Accentuată. Tulpina plantei începe să se alungească ajungând în cele din urmă la un frunziş care are o suprafaţă de frunză de 6-7 ori mai mare decât suprafaţa solului (GAI 6-7). În timpul acestei perioade importante absorbţia de nutrienţi este la nivelul maxim şi în consecinţă necesarul plantei trebuie suplinit prin aplicarea îngrăşămintelor şi micronutrienţilor. Planul de Gestiune a Nutrienţilor trebuie să includă mai multe aplicări de îngrăşământ şi micronutrienţi foliari pentru a asigura Eficienţa maximă a Utilizării Nutrienţilor pe unitate de producţie. Formarea suprafeţei de asimilare este completă atunci când ultima frunză sau Frunza Stindard s-a desfăşurat complet, iar întreaga atenţie trebuie concentrată asupra supravieţuirii frunzişului pentru a fi ”sursa” asimilării pentru umplerea grăunţelor (sau absorbant cum mai este deseori numit) asigurând randamentul şi calitatea finală. În acest stadiu numărul fraţilor fertili ar trebui să fie între 400–600/m2.
Randamentul final este influenţat de mai mulţi factori care determină numărul de boabe/m2, printre care condiţiile meteorologice, bolile şi nutrienţii esenţiali ai plantei. Doi dintre aceştia din urmă, mai exact cuprul şi borul au roluri distincte în producţia de spice cu aproximativ 50 de boabe/m2. Cu toate acestea, aceste boabe vor fi umplute numai dacă planta are provizii de glucide în tulpină produse în timpul formării suprafeţei de asimilare şi dacă frunzele verzi sunt eficiente din punct de vedere al fotosintezei în timpul umplerii boabelor.
Conţinutul de clorofilă este o componentă foarte importantă a frunzelor verzi (şi a fotosintezei), atât azotul, cât şi magneziul fiind componente esenţiale. Fotosinteza sub nivelul optim în timpul primelor două sau trei săptămâni de creştere a boabelor va reduce numărul celulelor şi greutatea potenţială a fiecărui bob. Nivelul deficitar de azot în frunza stindard duce la moartea inflorescenţei (spiculeţelor). Umplerea boabelor depinde de capacitatea ”absorbantului” (adică toate boabele din spic) şi a ”sursei” (adică materialele provenind din fotosinteză şi rezerve). În cazul în care ”sursa” nu satisface ”absorbantul”, de ex. din cauza secetei târzii sau a bolilor, boabele nu vor fi corespunzător umplute şi după maturizare vor părea uscate. O componentă a umplerii boabelor include translocarea rezervelor din tulpină către boabe, ceea ce necesită energie provenită din ATP – o moleculă bogată în fosfat.