全 文 ：收稿日期：!""#$"%$&’ 接受日期：!""($"&$"’
基金项目：国家自然科学基金项目（)(#""*(&）；新疆高校科研基金项目（+,-./!""*0"’）资助。
作者简介：章建新（&(’!—），男，新疆石河子人，教授，博士生导师，主要从事作物生理方面的研究。
123："((&$#%’!!’&，-45673：89:7;*"&<&!’= >?5
氮肥施用量对高产甜菜纤维根系
分布及活力的影响
章建新，李 强，薛丽华，甘玉柱
（新疆农业大学农学院，新疆乌鲁木齐 #)""@!）
摘要：为了解施 A肥对甜菜生长的影响规律。在田间条件下，研究了不同施 A量（"、("、&#"、!%"、)’" BC D E5!）对甜
菜（FGH!*"(）纤维根系生长、分布和活力变化的影响。结果表明，施 A比对照增加浅层侧根数、外层和深层纤维根
干重及 &"" >5土层纤维根总干重，并提高各生育期侧根和主根活力。其中，&"" >5土层最大纤维根干重施 A 比对
照增加了 ’"=*I!&’#=*I，最大侧根数增加了 !!=%I!%@=&I，且以 "—!" >5和 *"—’" >5深的外土层及 #"—&""
>5深的内土层纤维根系增加较大，分别比对照增加了 &!(=’I!!’’=#I、%&="I!!)*="I和 &"&=@I!!"!=#I。
主根伤流液量和侧根的活力分别比对照增加了 @’=!I!#(=(I、!)=%I!’)=*I。A &#" BC D E5!处理 "—&"" >5土
层中纤维根总量、各土层中根量最大，各生育时期主根和侧根活力最强，块根产量（#!’"(=’) BC D E5!）和产糖量
（&)#(!=’* BC D E5!）均最高，而含糖率（&’=#)I）较 A"处理（&#=)*I）略降。说明合理施 A量有利于甜菜纤维根系生
长和提高产糖量。
关键词：甜菜；氮肥；纤维根系；根活力
中图分类号：H@’’=)="’ 文献标识码：J 文章编号：&""#$@"@+（!""(）"*$"("*$"’
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CS?YTE U7X2S S??T W? 6W T? VS?Z7R2 W>72;T7U7> WPCC2WT7?;W ?; S6T7?;63 U2ST73786T7?; 7; WPC6S X22T \ 1E2 S2WP3TW 7;R7>6T2R TE6T TE2
7;>S26W7;C 6VV37>6T7?; S6T2 ?U ;7TS?C2; W7C;7U7>6;T3[ 7;>S26W2R TE2 ;P5X2SW ?U 36T2S63 S??T US?5 TE2 WPV2SU7>763 36[2S，U7X2S
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S??T 6;R T6VS??T 6>T7Z7T[ 7; TE2 WPV2SU7>763 36[2S 6T R7UU2S2;T CS?YTE WT6C2W \ ]?5V6S2R Y7TE A"，6VV37>6T7?; ?U ;7TS?C2; U2S4
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R7UU2S2;T W?73 36[2SW，6;R TE2 E7CE2WT 6>T7Z7T[ ?U T6VS??T 6;R 36T2S63 S??T 6T R7UU2S2;T CS?YTE WT6C2W \ NT E6R 63W? TE2 E7CE2WT
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植物营养与肥料学报 !""(，&@（*）：("*$("(
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新疆是我国最大的甜菜生产基地，甜菜制糖约
占全国的 556。近年来，新疆甜菜平均块根产量达
57588 9# : ;<7，含糖率平均 =>?@6［=］。不断提高甜
菜块根产量和含糖率一直是育种学家和栽培学家努
力的方向。氮肥施用量是影响甜菜块根产量和含糖
率的最主要因素之一。甜菜纤维根系既是从土壤中
吸收养分和水分的器官，也是一些植物激素合成及
代谢光合产物的重要器官。准确地了解甜菜纤维根
系的生长和分布状况对提高甜菜块根产量和含糖率
至关重要［7］。有关氮肥对小麦［A］、水稻［>］的根系分
布、活力影响及其与产量、品质的关系已有大量的研
究。甜菜纤维根系由侧根（块根腹沟和主根上直接
长出）及支根（侧根上的各级分支根）构成［5］。前人
对甜菜纤维根系的研究较少，而有关施氮量对甜菜
纤维根系生长的影响及其与块根产量和含糖率的关
系尚不清楚。为此，本试验研究了不同施氮量对高
产甜菜纤维根系生长、分布及活力变化的影响及其
与块根产量和含糖率的关系，从根系生长调控的角
度为甜菜高产高糖栽培提供理论依据。
) 材料与方法
)*) 试验设计
田间试验于 788B 年在乌鲁木齐市新疆农业大
学试验场进行。该地区 788B 年 > 月至 C 月!=8D
的积温为 A5B7?>D，同期的日照时数为 =E=C?E ;，降
雨量为 A>@?8 <<，无霜期 =57 1左右［@］。试验地土
壤为壤质，前作大豆。8—78 2< 土层有机质含量
55?> # : 9#，碱解氮 E8?7 <# : 9#，速效磷 58?E <# : 9#，
速效钾 755?B <# : 9#。供试甜菜（!"#$ %&’($)*+ F)）品
种为 GHI7>8C（属标准型品种，由新疆康地种子公
司提供），是新疆甜菜主栽品种之一。
试验设施 J 8、C8、=E8、7B8、A@8 9# : ;<7 5个处理
（分别用 J8、JC8、J=E8、J7B8、JA@8 表示）。按随机
区组排列，重复 A次。小区长 E <，宽 A <，小区面积
7> <7（各处理增设 =5 <7 的取样区）。> 月 B 日播
种，行距 58 2<，7 对真叶期定苗，理论保苗 E?8
万株 : ;<7；@月 5日开沟施肥、培土、灌水（全生育期
灌 @ 次水，C 月 =5 日灌最后一次水，累计灌水量约
>A8 <7），中耕锄草 A 次；C 月 7B 日下枯霜，=8 月 E
日收获，小区去边行分别测定块根产量。每小区另
取 =8个根测定含糖率。
)*+ 测定项目与方法
=?7?= 甜菜纤维根系干重分布测定 分别在叶丛
快速生长期（@ 月 A8 日）、块根糖分增长期（B 月 7>
日）、糖分积累期（E 月 7B 日）、收获前（C 月 7@ 日），
各处理选取长势一致的连续 5株，用土钻分别在距
植株水平方向 = : >行距（内层）和 = : 7行距（外层）处
钻取 78 2<深土样，每层取 A次重复；在垂直方向上
按每 78 2<深取样，共取 5层至 =88 2<深。将每层
取 =A?5@ 2<7 K 78 2< 土样放在黑暗中浸泡，快速冲
净，泥水过 8?5 << 筛，收集纤维根、分置、洗净、烘
干，称重。
=?7?7 主根伤流量测定 分别在灌水后 51（@ 月
=8日、B月 =日、B月 75日、E月 75日、C月 75日）各
处理选取长势一致的连续 5 株，傍晚在植株 >8 2<
深处切断主根，取出块根，把试管（@月 =8日测用的
装有脱脂棉的试管套紧切口）与土中主根切口接好，
次日早晨（历时 =7 ;）分别收集各处理主根伤流液，
称重。
=?7?A 侧根活力测定 在每次灌水后 51（取样日
期同 =?7?7），每处理挖取（尽可能带较长的侧根）长
势一致的 A株甜菜块根，用自来水洗净后，立即取块
根根沟中纤维根系样 A份，采用 $L萘胺氧化法分别
测定侧根的氧化力［B］。
=?7?> 一级侧根数测定 各处理取长势一致的连
续 5株（测定日期同 =?7?7），从根沟数根长!7 2<的
侧根数。
试验数据用 M-2%&!&.’LNO2+/ 788A 和 PQI@?55 进
行汇总和统计分析。
+ 结果与分析
+*) 施 ,量对纤维根系生长的影响
7?=?= 对纤维根系干重的影响 各处理 8—=88 2<
土体中甜菜纤维根系干重均在 @月底后增长加快，
持续增加至 E月底达最大值后，呈现缓慢下降的趋
势（图 =）。在甜菜生育中后期，各处理的纤维根系
干重差异显著。在 J8!J=E8施 J范围内，随着施
J量的增加，各时期纤维根系干重增加，以处理
J=E8纤维根系干重最高。当施 J量继续增至 JA@8
时，纤维根系干重较 J=E8大幅度下降，但仍显著高
于处理 J8。施 J处理的最大纤维根干重较 J8处理
增加 @8?>6!=@E?>6。
58C>期 章建新，等：氮肥施用量对高产甜菜纤维根系分布及活力的影响
图 ! 施氮对甜菜单位土体纤维根系干重的影响
"#$%! &’’()* +’ ,#’’(-(.* / *-(0*1(.*2 +. )30.$( +’
-++* ,-4 5(#$3* #. 6.#* 2+#7 8+761(
单位土体中纤维根系的增重过程可用 !"#$%&$’
方程 ( ) * +（, - ./0 12）来模拟（表 ,），2为出苗后天
数，(为单位土体根系积累量，34. + 1为单位土体纤
维根系增长率最大值出现的时间（出苗后的天数），*
值为单位土体纤维根量的最大值。单位面积甜菜纤
维根系增长率的最大值约出现在出苗后 56 7左右。
8,96处理纤维根系的生长高峰期较 86提前约 : 7。
可见，8肥促进 6—,66 ’;土体中甜菜纤维根系生
长，明显增加单位土体中纤维根系干重，以处理
8,96对纤维根系生长的促进作用最大。
<=,=< 纤维根系空间分布的影响 不同 8肥处理
的纤维根系干重在土层空间分布动态（图 <）。随着
甜菜生育的推进，各施 8处理内、外层最大纤维根
量层逐渐下移，增加深层根量，且内层的纤维根量均
明显大于外层。>月 ?6日各处理内、外层纤维根干
重均以 6—<6和 <6—@6 ’;土层最大；5月 <@日各
处理内、外层纤维根干重多以 @6—>6 ’;和 >6—96
’;土层最大，96—,66 ’;土层次之，上层 6—<6 ’;
和 <6—@6 ’;土层根量最少；9 月 <5 日各处理内、
外层纤维根干重以 @6—>6 ’;、>6—96 ’;、96 ’;—
,66 ’;土层纤维根量相近，且显著大于 6—<6 ’;和
<6—@6 ’;土层的根量；A月 <>日各处理内、外层纤
维根量均以 96—,66 ’;土层最大，6—96 ’;土层中
内、外层根量均较 9月 <5日明显减少。
表 ! 单位土体内纤维根系干重动态生长方程
90:7( ! 93( (;60*#+. +’ -++* ,-4 5(#$3* ,4.01#) $-+5*3 #. 6.#* 2+#7 8+761(
处理 BC/.&;/4& !"#$%&$’ /DE.&$"4 F<（4 ) @） 34. + 1
86 ( ) 59=56:: +（, - ,<99?=@>:,A/0 6=,<@9,>G） 6=A<>5!! 5:=9<,<
8A6 ( ) ,?<=:9>< +（, - <6<6,=<:@5A/0 6=,@,5<5G） 6=A@,A=A@59
8,96 ( ) ,>A=@,?5 +（, - ?,,=:?,@/0 6=696::5G） 6=A96@!! 5,=<5<:
8<56 ( ) ,65=A>,, +（, - A>9=<:A@/0 6=6A<@65G） 6=A@6A!! 5@=@6@:
8?>6 ( ) AA=@99, +（, - ,>5:@=,<95/0 6=,?5
随着施 8量的增加，不同时期各土层中的纤维
根量也都呈现先增后降的变化趋势。各时期的各土
层内纤维根量多以处理 8,96 为最大，其次是 8A6，
86最低。在最大纤维根量期（9 月 <5 日），施 8 处
理 6—<6 ’;土层的内、外层纤维根干重分别比 86
处理增加 A=>H!,@>=:H、,H!<>>=9H；@6—
>6 ’; 的内、外层纤维根量分别比 86 处理增加
<,=>H!9@=?H、5,=6H!内、外层纤维根量分别比 86 处理增加 ,6,=:H!
<6<=9H、,,=,H!,>@=,H。可见，施 8促使甜菜纤
维根系纵向和横向扩展，特别是对 6—<6 ’;和 @6—
>6 ’;土层的外层及 96—,66 ’;土层的内层纤维根
系生长的促进作用较大。处理 8,96根量最大值出
现在 9月 <5日的 @6—>6 ’;土层，其内、外层分别为
:?=A9 # + ;?、@<=<: # + ;?。
<=,=? 对甜菜侧根数的影响 甜菜根沟中长出的
侧根位于耕作层，是甜菜的浅层纤维根系，它对耕作
层土壤水分、养分的剧烈变化具有灵敏的反应。各
处理单株侧根数随甜菜的生长呈现先迅速增加至峰
值（5月 <:日），随后缓慢降低。施 8肥能明显促进
甜菜侧根生长。随着施 8量的增加，甜菜不同生育
时期的侧根数也都呈现先增后降的变化趋势，各生
育时期多以处理 8,96最多，86最少；施 8处理的
最大侧根数比 86处理增加 <<=5H!5:=,H（表 <）。
<=< 施 /量对甜菜主根伤流量及侧根活力的影响
伤流液量是反映根系活性大小的重要指标之
一［:］。各处理单株深层主根伤流量随甜菜的生长逐
渐增加，在 9 月底达峰值后呈降低的变化趋势（图
?）。随着施 8量的增加，甜菜深层主根伤流量在各
生育时期呈现先增后降的变化趋势，9月 <:日施 8
处理的主根伤流液量比 86 增加 :>=到 5月份以后各时期多以处理 8,96最高，处理 86
>6A 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ,:卷
图 ! 不同施氮量对甜菜内层和外层纤维根系垂直分布的影响
"#$%! &’’()* +’ ,#*-+$(, .//0#).*#+, +, 1(-*#).0 2#3*-#45*#+, +’ 2-6 7(#$8* #, #,,(- .,2 +5*(-
（!、"、#、$ 分别为 %月 &’日、(月 )*日、+月 )(日、,月 )%日内层纤维根系垂直分布；-、.、/、0为外层纤维根系垂直分布。!，"，#，$ !1# 2#34#567!8
9#167"!8 .72617-467:5 :/ .1; <#7$06 75 755#1；!5. -，.，/，0 !1# 2#34#567!8 9#167"!8 .72617-467:5 :/ .1; <#7$06 75 :46#1 !6 &’60 =45>，)*60 =48 >，)(60 ?4$>，)%60
@#A6 >，1#2A#"679#8;>）
最低，+月 )B日分别为 C’D,)、(D,* $，其余处理介于
两者之间。
各处理侧根（浅层纤维根系）活力随甜菜的生长
而逐渐增强，在 (月底达峰值后呈现迅速降低的趋
势（图 *）。随着施 E量的增加，各生育时期甜菜侧
根活力的变化与主根伤流量的变化趋势相同，( 月
)B日施 E 处理的侧根活力比 E’ 增加 )&D(F!
%&D*F，在 ( 月 )B 日测定其活力分别为 ))CDC,
!$ G（$·0）、C&BD&%!$ G（$·0）。可见，施 E肥能显著提
高甜菜各生育时期的主根和侧根活力，以处理 EC+’
的主根和侧根活力最高，主根活力下降比侧根活力
下降晚约 C个月。在糖分积累期甜菜主根可能起着
(’,*期 章建新，等：氮肥施用量对高产甜菜纤维根系分布及活力的影响
表 ! 氮肥对甜菜一级侧根数的影响
"#$%& ! ’((&)* +( ,-*.+/&, #00%-)#*-+, -, *1& (-.2* %#*&.#% .++*2
处理 日期（月!日）"#$%（&’($)*"#+）
,-%#$.%($ /!01 2!10 2!34 5!34 6!34
71 88911 %: 26911 %: 0;/9/2 %: 6/911 %: 529;; %:
761 /39;; <" 0;19/2 => 3349;; => 0;5911 => 0;19/2 =>
7051 549;; => 0;69/2 #? 3;69;; #? 02;9;; #? 0/5911 #?
7321 /2911 @A 0129/2 @A 051911 @A 005911 <" 0169/2 @A
7;/1 6;9/2 #? 62911 <" 0/29/2 <" 0319/2 @A 0189;; <"
注（7’$%）：同列数据后不同大、小写字母分别表示差异达 0B 和 4B 显著水平，下同 C#DE%F G’DD’H%< =+ FIK(IGI@#($ #$ 0B #(< 4B D%L%DF，-%FJ%@$IL%D+M
图 3 氮处理对甜菜主根系伤流液的影响
4-/53 ’((&)* +( 6-((&.&,* 7 *.&#*8&,*2 +, $%&&6-,/ 9:#,*-*;
-, *+0 .++* +( 2:/#. $&&*
图 < 氮处理对浅层侧根活力的影响
4-/5< ’((&)* +( 6-((&.&,* 7 *.&#*8&,*2 +, =-/+. +(
%#*&.#% .++* +( 2:/#. $&&*
更重要的作用。
!>3 施 7量对块根产量和含糖率的影响
由表 ;可见，各处理间单株块根重、块根产量、
含糖率和产糖量的差异均达到极显著水平。随着施
7量的增加，单根重和块根产量及产糖量呈现先增
后降的趋势，而含糖率却呈现一直下降趋势。块根
产量和产糖量均以 7051处理最高，分别为 53/169/;
NK O ).3、0;5639/8 NK O ).3，含糖率中等为 0/95;B。
表 3 甜菜产量及产量构成因素
"#$%& 3 ?:/#. $&&* ;-&%6 #,6 ;-&%6 )+80+2-,/ (#)*+.2
处理
,-%#$.%($
株数
7E.=%- ’G JD#($
（ P 018 7’M O ).3）
单株根重
Q%IK)$ J%- JD#($
（NK O JD#($）
块根产量
R’’$ +I%D<
（NK O ).3）
含糖率
SEK#- @’($%($
（B）
产糖量
SEK#- +I%D<
（NK O ).3）
71 29;6 1950 @A 46250988 @> 059;8 #? 01682903 =?>
761 29;; 0914 #=?> 22083924 #=? 029/6 #=?> 0;//8966 #?
7051 2911 0905 #? 53/169/; #? 0/95; =>A 0;5639/8 #?
7321 2911 091; =?> 2/3219// =?> 049/; @A" 005/4962 =?>
7;/1 29;6 1960 =@>A /2446945 =?> 089;8 <" 6/63916 =>
3 讨论
氮素是决定块根产量和含糖率的最主要因素之
一。氮肥对甜菜块根产量和含糖率的影响是通过改
变纤维根系对氮素的吸收量实现的。李生秀等［5］认
为，施用氮肥促进了作物根系发育，扩大了作物览取
水分和养分的土壤空间，使作物吸取和运转土壤水
分的能力提高。以往有关氮肥对甜菜块根产量和品
516 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 04卷
质影响的研究都集中在叶片、叶柄及块根的形态生
理代谢方面［!"#$］。本试验结果表明：施 %肥明显促
进 &—#&& ’(土层中甜菜纤维根系生长，促使甜菜
纤维根系纵向和横向扩展，增加侧根数和深层及外
层纤维根量，提高甜菜各生育时期侧根和主根的活
力，使甜菜纤维根系的吸水、吸肥能力明显增强，最
终导致块根产量和产糖量增加，含糖率下降。适量
氮处理（%#)&），#&& ’(土层的纤维根总量最大，在
各土层中的根量也最大，且各生育时期的主根和侧
根活力也最高。表明各生育时期纤维根系分布深
广、根量大、活力高是高产、较高糖的根系特征。而
%&处理，#&& ’(土层的纤维根总量最小，在各土层
中的根量也最小，各生育时期的主根和侧根活力也
最低。表明各生育时期甜菜纤维根量较小，活力低，
是低产高糖甜菜纤维根系的特征。如何利用各种有
效调控措施，建立甜菜纤维根系的理想构型，以保证
甜菜各生育时期的适量氮素吸收量，实现甜菜高产、
高糖，是需要进一步研究的问题。
甜菜属深根系作物，出苗后伴随着叶面积的扩
大和块根膨大及糖分积累，其纤维根系的空间分布
及活性也处于不断发生变化之中。纤维根占植株的
重量的比率，从 *月初大约 #&+逐渐下降到近收获
的 $+左右［#,］。上层土壤中单位根长吸收水分和养
分的活性高于深层土壤［#-］，根层优先利用表层土壤
中的水分，当表层干燥后逐渐利用深层土壤中的水
分［#*］。本研究结果表明，在块根糖分增长期（.、)月
份），&—,& ’(浅层纤维根系对甜菜养分和水分的
吸收可能起主要作用；而在糖分积累期（!月以后），
,&—#&& ’(深层纤维根系可能起更重要的作用。在
甜菜糖分积累期，具有较多的深层纤维根量和较高
的根系活力，能较好地保证此期间甜菜对养分和水
分的需求，对糖分积累有利。本文仅研究了不同施
%量对 &—#&& ’(土层中纤维根系的生长及活力变
化的影响，而 #&& ’(以下的土层纤维根系生长及活
力的变化如何，有待进一步研究。
参 考 文 献：
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!&!,期 章建新，等：氮肥施用量对高产甜菜纤维根系分布及活力的影响