近年来，过量和单一性施用化肥造成的土壤理化性状恶化、肥料利用率降低等问题日益凸显；旋耕作业的普遍使用导致麦田耕层变浅，小麦根系下扎困难，影响了根系发育，制约着小麦产量。小麦根系生长对肥料运筹方式表现出高度的可塑性，与浅层施肥相比，深层施肥可以有效促进根系下扎，利于吸收和利用深层土壤养分及水分，减少因挥发或淋失而造成的损失，实现产量与氮磷钾肥利用的协同提升。
近期，河南农业大学农学院/国家小麦创新中心（筹）/省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室贺德先教授和周苏玫教授作为通讯作者完成的题为“不同灌水条件下分层施肥对土壤养分垂直分布与小麦根系生长和功能的影响”的研究在《中国农业科学》2024年第57卷11期正式发表。采用池栽定位试验于2021—2023年在河南农业大学原阳科教示范园区（113°95′E，35°15′N）进行。设置3个施肥处理和3个灌水处理：施肥处理分别为F0不施肥，F1浅层施肥：N、P、K肥浅施（距地表10 cm处），F2分层施肥：N、P、K肥1/3浅施（距地表10 cm处）+2/3深施（距地表30 cm处）。灌水处理分别为W1：浇灌底墒水，W2：底墒水+拔节水，W3：底墒水+拔节水+扬花水，共计9个组合处理，探究施肥方式对土壤养分和小麦根系生长的影响。
研究结果显示：（1）在不同灌水频次下，土壤耕层养分含量较高，随着土层加深，有效养分减少，0—60 cm土层养分含量表现出F2＞F1＞F0。分层施肥（F2）明显增加了20—40 cm土层肥力，较浅层施肥（F1）相比，不同灌水频次下开花期至成熟期的土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾含量分别平均提高了16.03%、7.67%、8.82%、6.32%。80—100 cm土层硝态氮上升，灌水增大了富集效应；0—100 cm土层速效钾含量呈“S”分布，且成熟期含量升高，出现钾素外排现象。分层施肥对土壤不同土层中硝态氮、铵态氮含量的影响
（2）小麦根系主要集中在0—40 cm土层中，分层施肥（F2）显著提高了根系在20—40 cm土层根系的形态分布和功能，根长密度、根表面积密度、根体积比等根系形态指标比浅层施肥分别提高38.42%、16.93%、25.65%。
分层施肥对不同土层中小麦根长密度、根体积比和根表面积密度的影响不同土层根系形态分布及根系扫描图片
通过分层施肥结合3次关键水实现了根系分布与土壤氮磷钾分布的高度协调，增强了根系在20—40 cm土层的分布比例，优化土壤养分与小麦根系的空间匹配，塑造合理的根系构型，提高小麦植株对氮、磷、钾的吸收利用能力，从而促进小麦籽粒产量的提高。该研究获得国家重点研发计划“主要作物丰产增效科技创新工程”重点专项（22YFD230082）资助。
卜明娜, 杨习文, 滕政凯, 胡乃月, 张烁, 王春艳, 杨键, 梁文宪, 马文奇, 贺德先, 周苏玫. 不同灌水条件下分层施肥对土壤养分垂直分布与小麦根系生长和功能的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(11): 2125-2142.
BU MingNa, YANG XiWen, TENG ZhengKai, HU NaiYue, ZHANG Shuo, WANG ChunYan, YANG Jian, LIANG WenXian, MA WenQi, HE DeXian, ZHOU SuMei. Effects of Layered Fertilization Under Different Irrigation Conditions on Vertical Distribution of Soil Nutrients and Root Growth and Function of Wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(11): 2125-2142.
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河南农业大学农学院“小麦发育生物学”研究团队由贺德先教授带领，长期以来主要开展小麦根系发育、分子生理生态及调控等方面的研究。先后主持国家科技支撑计划项目、国家重点研发计划项目、河南省重大科技攻关项目、河南省科技创新人才计划项目、河南省农业技术推广财政补助资金项目等各类科研项目20余项，荣获农业农村部全国农牧渔业丰收奖——合作奖2项，河南省科技进步二等奖5项、三等奖3项，国家发明专利和实用新型专利授权5项。发表学术论文200余篇，出版著作与教材 15 部，培养硕士和博士研究生近百名。| 图文由河南农业大学农学院“小麦发育生物学”研究团队提供
专题：大豆抗病性、产量与品质的相关性
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