La relación entre los patrones de siembra y el rendimiento es un tema valioso para la seguridad alimentaria. En este estudio, se informó sobre un patrón de siembra novedoso y uniforme en cinturón (BU), y se llevó a cabo un experimento en campo con cuatro cultivares de trigo de invierno durante tres temporadas de crecimiento consecutivas para comparar la acumulación de materia seca, el índice de cosecha (HI), el rendimiento de grano y los componentes de rendimiento bajo los patrones de siembra BU y densa en línea (LD) [siembra BU con espaciado estrecho (15 cm); siembra BU con espaciado ancho (20 cm); siembra LD con espaciado de fila ancho (33.3 cm); siembra LD con espaciado de fila estrecho (16.6 cm)]. Cuatro cultivares produjeron un mayor rendimiento medio de grano (GY), biomasa sobre el suelo (AGB) y número de espigas (SN) por metro bajo los patrones de siembra BU que bajo los patrones de siembra LD en las tres temporadas de crecimiento. Sin embargo, la estabilidad del rendimiento bajo los patrones de siembra BU no aumentó con el mejorado rendimiento de grano. El HI no cambió con los patrones de siembra, y la contribución de la biomasa sobre el suelo al rendimiento de grano (84%) fue más de 5 veces mayor que la del HI (16%). Los análisis de componentes principales y correlación indicaron que el rendimiento de grano estaba correlacionado positivamente con la biomasa sobre el suelo y SN, mientras que el HI y el peso de 1000 granos no estaban correlacionados con el rendimiento de grano. Concluimos que (1) los patrones de siembra BU lograron un mayor potencial de rendimiento en trigo de invierno pero no mejoraron aún más la estabilidad del rendimiento; (2) aumentar la acumulación de materia seca sin cambiar el HI impulsó mejoras en el SN y el número de granos por espiga, aumentando así el rendimiento de grano.