全 文 ：Vol. 30 , No. 7
pp. 708 - 713 　July , 2004
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 30 卷 第 7 期
2004 年 7 月 　708～713 页
施肥及光合调节剂对小麦根系及籽粒产量和蛋白质含量的影响
赵广才1 ,2 　刘利华2 　杨玉双2 　杨兆生3 Ξ
(1 中国农业大学农学与生物技术学院 ,北京 100094 ;2 中国农业科学院作物育种栽培研究所 ,北京 100081 ; 3 中国农业科学院棉花研究所 ,河南
安阳 455112)
摘 　要 　以在施肥总量相同条件下不同底施和追施比例及光合调节剂的处理 ,研究了小麦不同时期根系特征及籽粒产
量和蛋白质含量。结果表明 ,氮肥全部底施和提高底施比例有利于增加拔节期和孕穗期的根长密度、根平均直径和根总
表面积。各种氮肥处理上述根系特征指标在各土层中均表现为孕穗期比拔节初期数值大。增加追施氮肥的比例有利于
提高籽粒蛋白质含量。晚播条件下提高底施氮肥的比例有利于增加穗数和产量。钾肥分次施用比全部底施增产效果
好。光合调节剂有一定增产作用而对籽粒蛋白质含量没有影响。
关键词 　施肥 ;光合调节剂 ;根系特征 ;产量 ;蛋白质含量
中图分类号 :S512
Effect of Fertilizer Application and Photosynthetic Regulator Treatment on Root
System Characteristic , Grain Yield and Protein Content in Wheat
ZHAO Guang2Cai1 ,2 ,LIU Li2Hua2 ,YANG Yu2Shuang2 ,YANG Zhao2Sheng3
(1 College of Agronomy and Bio2technology , China Agricultural University , Beijing 100094 ; 2 Institute of Crop Breeding and Cultivation , CAAS , Beijing
100081 ;3 Cotton Research Institute , CAAS , Anyang 455112 , Henan , China)
Abstract 　Wheat root system characteristics , grain yield and protein content were studied under the conditions of fertilizer
and photosynthetic regulator treatments. The results showed that the increasing the proportion of basal nitrogen could in2
crease the root length density , root diameter and root surface area at the elongation stage and booting stage. The root system
characteristics indexes all increased more at booting stage than elongation stage in different nitrogen treatment . The grain
protein content was benefited by increasing the proportion of additional nitrogen. The ear numbers and grain yield could be
increased under the condition of increasing the proposition of local nitrogen fertilizer and sowing late. Increasing the propor2
tion of additional potash fertilizer was better than all bases on grain yield. Grain yield would be better when potash fertilizer
was applied with the manner of separate times other than one time before sowing. Photosynthetic regulator played some role
in increasing the yield but had no effect on the grain protein content .
Key words 　Fertilizer application ; Photosynthetic regulator ; Root system characteristic ; Grain yield ; Protein content
　　施肥和化学物质调控是小麦生产和栽培研究中
的重要内容 ,以往的研究多偏重于其对产量和品质
的影响[1～6 ] 。关于小麦根系的研究 ,前人也做了不
少工作[7～11 ] ,然而限于条件 ,较地上器官的研究相
对困难。本文利用根系扫描设备和 DT2SCAN (英国
Delta2T Devices Ltd 的一种图形分析软件) 分析软件 ,
研究不同施肥和光合调控剂处理对小麦不同生育时
期不同土层的根长密度、根系平均直径、根系表面积
等根系特征指标的影响 ,同时分析了肥料运筹和光
合调控剂对籽粒产量和蛋白质含量的调节效应 ,为
进一步开展小麦优质高产栽培和小麦根系研究提供
参考。
1 　材料和方法
试验在中国农科院作物所卫辉试验基地进行 ,
试验地前茬为玉米 ,土质为重壤土 ,播前 0～20 cm
土层内有机质含量为 1. 22 % ,速效氮、磷、钾含量分
别为 89. 23、36. 24、136. 26 mg/ kg。试验地耕前施用
鸡粪 3 000 kg/ hm2。试验为 4 因素 3 水平正交设计 ,
A 因素为施氮处理 ,A1 为底施和追施比例 5∶5 ;A2Ξ基金项目 :国家“九五”科技攻关招标课题 (952001202214)和国家“十五”科技攻关项目 (2001BA507A09) 。
作者简介 :赵广才 (1951 - ) ,男 ,中国农科院作物所研究员 ,主要从事作物栽培研究。Tel : 010268918576 E2mail : zhao2gc @163. com
Received (收稿日期) :2003203225 , Accepted (接受日期) :2003208224.

底追比例为 7∶3 ;A3 为全部底施。各处理总施氮量
均为 300 kg/ hm2 ,底肥于耕前施入 ,追肥于拔节后期
施入。B 因素为施磷处理 ,B1 底追比例为 4∶6 ;B2
为全部底施 ;B3 底追比例为 6∶4。各处理施入 P2O5
总量均为 150 kg/ hm2 ,底肥于耕前施入 ,追肥于起身
期施入。C因素为施钾处理 ,C1 底追比例为 4∶6 ;C2
为全部底施 ;C3 底追比例为 6∶4。各处理施入 K2O
总量均为 150 kg/ hm2 ,施肥时期同 B 因素。D 因素
为光合调节剂处理 ,D1 为对照 ;D2 起身期和抽穗期
各喷 1 次光合调节剂 ,每次用量均为 150 g/ hm2 ,以稀
释 1 500 倍溶液均匀喷洒 ;D3 于起身期喷光合调节剂
1 次 ,用量和浓度同 D2。试验设计见表 1。
表 1 　试验设计
Table 1 　Experiment design
处理代号
Treatment code
因素 Factor
A B C D
W1 1 1 1 1
W2 1 2 2 2
W3 1 3 3 3
W4 2 1 2 3
W5 2 2 3 1
W6 2 3 1 2
W7 3 1 3 2
W8 3 2 1 3
W9 3 3 2 1
供试品种为豫展 1 号 ,小区面积为 6. 66 m2 ,田
间设计为随机区组排列 ,3 次重复。于 10 月 18 日播
种 ,基本苗为 180 万/ hm2 ,出苗后在小区内选取固定
样点 ,定期进行田间调查 ,并于拔节初期和孕穗期用
直径 6. 36 cm 的根钻取根样 ,取样时将植株地上部
分割掉 ,然后向下垂直取样 ,每 10 cm 为一层 ,第一
次取 80 cm ,第 2 次取 60 cm。用冲根器冲洗各层根
系 ,用扫描仪扫描根系并存储到计算机中 ,用 DF2
SCAN 分析软件计算出各层根系的平均直径、总表面
积和根长密度 (单位体积土壤中的根长度) 。收获前
拔取样点进行考种 ,收获时按小区收获测定实产 ,用
半微量凯氏定氮法测定籽粒蛋白质含量 (N ×5. 7) 。
2 　结果与分析
2. 1 　不同处理对根长密度的影响
　　不同氮磷钾底肥和追肥比例对各层土壤中的根
长密度有一定影响。从试验结果分析 ,根长密度最
大的是全部底施氮肥的处理 (A3) ,各土层中均比另
2 个处理数值大 ;其次为底追比例 7∶3 的处理 (A2) ;
最小的是底追比例为 5∶5 处理。3 月 11 日 (拔节初
期)调查 ,0～60 cm 土层内平均根长密度 A3 是10. 58
mm/ cm3 ,A2 是 9. 54 mm/ cm3 ,A1 是 8. 49 mm/ cm3。0
～80 cm 土层内平均根长密度分别为 A3 8. 52 mm/
cm3 ,A2 7. 70 mm/ cm3 ,A1 6. 90 mm/ cm3 (表 2 ,图 1) 。
4 月 6 日 (孕穗期) 调查 ,0～60 cm 土层内平均根长
密度 ,A3 是 13. 07 mm/ cm3 ,A2 是 12. 549 mm/ cm3 ,A1
是 11. 16 mm/ cm3。表明在晚播条件下的高产栽培
中 ,氮肥全部底施和底施比例较大有利于增加拔节
初期和孕穗期的根长密度。氮肥 3 个处理的根长密
度在各土层中均为孕穗期比拔节初期高 (表 3) 。说
明随着小麦植株生长发育 ,根系不断增加 ,而且拔节
至抽穗期增长最快[11 ] ,但各土层中根长密度增加的
幅度不同 ,其中以 0～10 cm 土层内最高 ,为 46. 3 % ,
以下各土层均较小。
表 2 　不同施氮处理对拔节期根长密度的影响
Table 2 　The root length density comparisons of different N fertilizer treatments at elongation stage (mm/ cm3)
处理
Treatment
土层 Solum (cm)
0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 70 - 80
A1 24. 90 13. 35 3. 85 3. 73 3. 24 2. 41 2. 18 2. 07
A2 28. 90 14. 09 4. 51 4. 28 3. 33 2. 10 2. 25 2. 14
A3 30. 33 14. 51 6. 13 5. 10 4. 17 3. 25 2. 54 2. 15
表 3 　不同时期根长密度比较
Table 3 　The root length density comparison of different growth stage (mm/ cm3)
生长期
Growth stage
土层 Solum(cm)
0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 70 - 80
拔节期 Elongation stage 27. 88 13. 99 4. 83 4. 37 3. 58 2. 59 2. 31 2. 12
孕穗期 Booting stage 40. 80 14. 84 6. 70 4. 44 3. 80 3. 12
907　7 期 赵广才等 :施肥及光合调节剂对小麦根系及籽粒产量和蛋白质含量的影响 　　　

图 1 　不同施氮处理拔节期的根长密度比较
Fig. 1 　The root length density comparison of different N application treatments at elongation stage
　　磷、钾肥不同底追比例的处理对各层土壤中根
长密度的影响没有氮肥明显 ,但在分次施磷的处理
中 ,增加底施比例有利于增加拔节初期的根长密度 ,
其中底追比例 6∶4 处理在 0～80 cm 土层的平均根
长密度为 7. 9 mm/ cm3 ,而底追比例 4∶6 处理的为 7.
5 mm/ cm3。不同磷肥处理对孕穗期的根长密度没
有明显影响。提高钾肥底施比例使孕穗期根长密度
有增加趋势 ,其中全部底施处理在 0～60 cm 土层内
的平均根长密度为 12. 45 mm/ cm3 ,底追比例 6∶4 处
理的为 12. 29 mm/ cm3 ,底追比例 6∶4 处理的为 12.
14 mm/ cm3。
2. 2 　不同处理对根平均直径的影响
根平均直径受单根直径、根条数尤其是毛根条
数的影响 ,毛根条数增加 ,其平均直径可能变小。不
同肥料底追比对根系平均直径有一定影响 (表 4 ,图
2) 。在本试验中 ,氮肥全部底施处理的根平均直径 ,
在 2 次调查中各土层的数值均比分次施氮处理的
大 ,表明充足的底氮对 0～80 cm 土层的根系生长有
重要作用 ,尤其对表层土壤中的根系发育影响更大。
图 2 　不同氮处理拔节期根直径比较
Fig. 2 　The comparison of the root diameter in different N application treatments
表 4 　不同氮处理拔节期根直径比较
Table 4 　The comparison of the root diameter in different N treatments at elongation stage (mm)
处理
Treatment
土层 Solum(cm)
0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 70 - 80
A1 0. 945 0. 869 0. 79 0. 76 0. 635 0. 592 0. 583 0. 565
A2 0. 937 0. 872 0. 767 0. 758 0. 65 0. 665 0. 618 0. 579
A3 1. 07 0. 904 0. 792 0. 807 0. 678 0. 665 0. 622 0. 609
017 　　　作 　　物 　　学 　　报 30 卷 　

　　在本试验中 ,不同土层中根平均直径有明显的
差异 ,表现为随土层加深而递减。孕穗期比拔节初
期相应各土层根平均直径小 (表 5) ,主要是孕穗期
比拔节初期毛根数量多 ,而新生的毛根直径较小造
成的。
表 5 　不同时期各土层根平均直径比较
Table 5 　The root diameter comparison of different solum at different growth stages(mm)
生长期
Growth stage
土层 Solum (cm)
0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 70 - 80
拔节期 Elongation stage 0. 984 0. 822 0. 783 0. 775 0. 654 0. 641 0. 608 0. 584
孕穗期 Booting stage 0. 522 0. 393 0. 368 0. 352 0. 339 0. 336
　　本试验中叶面喷施光合调节剂使根平均直径略
有增加 ,磷钾肥不同底追比例处理对根平均直径未
显出明显的影响。
2. 3 　不同处理对根系表面积的影响
根系的总表面积与根数量、长度和根直径有关。
肥料通过对根长密度、根平均直径的影响进而影响
根表面积。不同氮处理对根表面积的影响 ,以全部
底施的最大 ,其次为底追比例 7∶3 的处理 (表 6 ,图
3) 。在拔节初期调查 ,0～80 cm 土层内全部底施的
根总表面积比底追 7∶3 的增加 6. 24 % ,比底追比例
5∶5 的增加 20. 96 % ,底追比例 7∶3 的比 5∶5 的增加
13. 86 %。在孕穗期调查 ,全部底施比底追比例 7∶3
的增加 9. 09 % ,比 5∶5 的增加 12. 17 %。就两次调查
结果分析 ,孕穗期的根总表面积均比拔节初期有所增
加 ,其中以 0～10 cm 土层内增加最多 ,达 50. 56 % ,以
下各土层的增加幅度为 2 %～21 %不等 (表 7) 。
图 3 　不同施氮处理拔节期根表面积比较
Fig. 3 　The root surface area comparison of different N
application treatments at elongation stage
表 6 　不同氮处理拔节期根表面积
Table 6 　The root surface area comparison of different N application treatments at elongation stage (mm2)
处理
Treatment
土层 Solum(cm)
0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 70 - 80
A1 3 895 1 670 569 496 357 294 296 198
A2 4 831 1 750 563 496 397 301 295 220
A3 4 933 1 782 782 570 446 346 306 240
表 7 　不同时期根总表面积比较
Table 7 　The comparison of root surface area at different growth stages (mm2)
生长期
Growth stage
土层 Solum(cm)
0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 70 - 80
拔节期 Elongation stage 4 553 1 734 638 521 400 314 299 219
孕穗期 Booting stage 7 350 1 768 740 532 420 324
117　7 期 赵广才等 :施肥及光合调节剂对小麦根系及籽粒产量和蛋白质含量的影响 　　　

　　提高磷、钾肥底施比例均使根总表面积有所增
加 ,但后者作用于拔节初期和孕穗期 ,而前者只作用
于孕穗期 ,叶面喷施光合调节剂也使这两生育期的
根系总表面积均有所增加 ,但增幅均较小 ,有待进一
步研究验证。
2. 4 　不同处理对籽粒产量和蛋白质含量的影响
从表 8 可见 ,以 W7 (氮素底追比例 10∶0 , P2O5
底追比例 4 ¬6 ,K2O 底追比例 6∶4 及起身期和抽穗
期各喷 1 次光合素) 的产量最高 ,与 W1、W2、W3、
W4、W5 和 W9 的差异达显著水平。其次为 W6 (即
氮素底追比例 7∶3 ,P2O5 底追比例 6∶4 , K2O 底追比
例为 4∶6 ,喷 2 次光合素的处理) ,其产量与 W7 接
近 ,亦显著高于上述 6 个处理。W8 处理的产量显著
高于 W2、W3、W4、W5 和 W9。试验表明 ,提高底氮
比例与喷施光合调节剂的互作对产量有明显效应。
在有追氮比例较大的处理组合中 ,籽粒蛋白质含量
均较高 ,其中 W2 比氮肥全部底施的 W7、W8 和 W9
显著提高 ,表明氮素处理在本试验的 4 个因素中对
蛋白质含量影响最大 ,而其他因素作用不明显。
表 8 　不同处理籽粒产量和蛋白质含量
Table 8 　The grain yield and protein content of different treatment
处理
Treatment
穗数
Ear (104/ hm2)
穗粒数 (个)
Grain number / ear
千粒重 (g)
g/ 1 0002grain 实产Yield (kg/ hm2) 蛋白质含量 ( %)Protein content
W1
W2
W3
W4
W5
W6
W7
W8
W9
603. 0
603. 0
622. 5
604. 5
610. 5
627. 0
627. 0
628. 5
615. 0
29. 12
30. 74
31. 06
28. 53
30. 92
29. 07
29. 67
30. 16
29. 39
46. 64
46. 80
46. 73
46. 45
46. 47
46. 25
47. 46
46. 50
47. 18
8850. 0 bc
8775. 0 c
8575. 0 c
8725. 0 c
8700. 0 c
9200. 0 a
9275. 0 a
9125. 0 ab
8775. 0 c
13. 15 ab
13. 41 a
13. 13 ab
12. 89 b
13. 11 ab
12. 99 ab
13. 00 b
12. 90 b
12. 90 b
　　注 :表中数字在 5 %水平上差异显著者标以不同字母。
Note :Values within columns followed by dissimilar letters differ significantly at P = 0. 05 level .
　　从各因素不同水平分析 (表 9) ,A 因素中 ,以全
部底施氮素处理的产量最高 ,极显著高于底追比例
为 5∶5 的处理 ,底追比例为 7∶3 的处理产量居第 2
位 ,这与以往的试验结果不尽一致 ,可能与本试验中
播种较晚 ,冬前积温较低 ,而氮素全部底施有利于促
进幼苗生长 ,总茎数较多有关 ,据调查 ,冬前总茎数
比底追比例 5∶5 的处理多 37. 5 万/ hm2 ,而起身期多
154. 5 万/ hm2 ,最终成穗数较多 ,而有利于高产。在
适当早播和冬前积温较高的情况下 ,结果可能有异。
B 因素各水平处理对产量影响不大 ,统计分析表明
差异不显著。C因素各水平之间以 C1 (底追比例 4∶
6)产量最高 ,极显著高于钾肥全部底施的处理 ,表明
钾肥分次施比全部底施效果好。D 因素中以喷施 2
次光合调节剂的效果好 ,统计结果表明比对照显著
增产 ,而仅在起身期喷 1 次的增产效果不显著。
表 9 　不同因素处理的籽粒产量和蛋白质含量
Table 9 　The grain yield and protein content of different treatment element
处理因素
Treatment
element
产量
Yield (kg/ hm2)
蛋白质含量
Protein content ( %)
处理因素
Treatment
element
产量
Yield (kg/ hm2)
蛋白质含量
Protein content ( %)
A1 8733. 3 b B 13. 23 a B1 8950. 0 a 13. 01 a
A2 8775. 0 ab AB 13. 00 ab B2 8866. 6 a 13. 14 a
A3 9058. 1 a A 12. 93 b B3 8865. 0 a 13. 01 a
C1 9058. 3 a A 13. 13 a D1 8775. 0 b 13. 05 a
C2 8758. 3 b B 13. 07 a D2 9083. 3 a 13. 13 a
C3 8850. 0 b AB 13. 08 a D3 8809. 3 b 12. 97 a
　　注 :表中数字在 5 %水平上差异显著以不同小写字母标出 ,在 1 %水平上差异显著标以不同大写字母。
Note :Values within columns followed by dissimilar small letters differ significantly at P = 0. 05 level and dissimilar capital letters at P = 0. 01 level .
217 　　　作 　　物 　　学 　　报 30 卷 　

　　从表 9 可见 ,在施氮量相同的条件下 ,不同底追
比例对籽粒蛋白质含量有一定影响 ,具体表现为籽
粒蛋白质含量随追肥比例增加逐渐提高。其中底追
比例为 5∶5 的籽粒蛋白质含量最高 ,与全部底施的
差异显著。不同磷钾肥和光合调节剂处理的籽粒蛋
白质含量未显出明显差异。
3 　小结与讨论
3. 1 　在施氮总量相同的情况下 ,氮肥全部底施或提
高底施比例 ,有利于增加拔节和孕穗期根长密度、根
平均直径和根总表面积 ,其中以氮肥全部底施处理
对 0～80 cm 土层内的根系生长最有利。提高底施
磷肥的比例有利于增加拔节初期的根长密度和孕穗
期的根总表面积 ,提高钾肥追施比例有增加拔节初
期和孕穗期根总表面积的趋势 ,叶面喷施光合调节
剂使根平均直径和根总表面积略有增加。以上结果
表明不同氮肥处理对根系的影响较大且较有规律 ,
磷、钾肥不同底追比例及光合调节剂处理对根系的
影响相对较小 ,这些均仅供进一步研究参考。
3. 2 　本试验中氮肥全部底施的处理产量最高 ,这与
适当早播条件下的结果不尽一致 ,可能是播期过晚 ,
冬前有效积温较低 ,而氮素全部底施对促进幼苗生
长分蘖有利 ,形成相对较大的群体 ,最终成穗较多而
高产 ,在适当早播年份 ,情况则不尽然 ,如“前氮后
移”通常是获得高产的有效方法[1 ] ,可见不同底追比
例与播期有重要关系 ,生产中应综合考虑 ,因地因时
优化组合各项农艺措施。在相同施氮量条件下 ,提
高追施比例对提高籽粒蛋白质含量是有利的 ,在生
产中还应考虑产量和品质协同提高的问题。本试验
中磷钾肥不同处理的籽粒蛋白质含量未显出明显差
异 ,这可能是因为磷钾肥对籽粒蛋白质含量影响较
小 ,也可能与试验地耕前施用了含磷钾较多的优质
有机肥 (鸡粪)有关 ,有待进一步验证。
3. 3 　本试验中 ,根长密度、根平均直径和总表面积
均以氮肥底施比例大的处理较大 ,表明在播种较晚
的条件下 ,适当增加底施氮肥对根系生长有利 ,而较
大的根系促进了籽粒产量的增加。主要根系特征指
标与产量呈正相关 ,为进一步研究播期和肥料运筹
与根系和产量的关系提供了参考。
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