小麦作为世界上主要的粮食作物，产量的增加主要来自于新品种的培育和不断改
进的田间管理。在水资源不足的干旱半干旱地区，提高籽粒产量和水分利用效率是两
个同等重要的目标。本文采取盆栽与大田试验相结合的技术路线，以黄土旱塬区冬小
麦品种长武135 为实验材料，探讨冬小麦播种密度和人工干扰根系大小对同化产物生
成、分配、籽粒产量形成以及对土壤水分消耗的影响，从而为提高产量和水分利用效
率寻找新的科学途径。
本研究共设置两个实验：
实验1：
(1) 2006/07 设置盆栽试验和大田试验。盆栽试验设置四个处理：(1)常规密度不剪根
(LN: 12 株/盆，直径28cm× 高50 cm)；(2) 常规密度剪根(LP)； (3)高密度不剪根(HN:
15 株/盆，密度提高约25%)；(4)高密度剪根( HP)；设置两个水分处理，湿润水分处
理（WW）：土壤水分含量为田间持水量的80－85%；干旱胁迫处理（MD）：土壤
水分含量为田间持水量的55－60% ；根修剪(距主茎两侧3cm 处，垂直下切13cm)
于返青期进行(3 月2 日)，垂直剪根量40~42%。
(2) 田间试验设置四个处理:(1) 常规密度不剪根(LN: 225 株m-2)；(2) 常规密度剪根
(LP)； (3)高密度不剪根(HN: 280 株m-2)；(4)高密度剪根( HP)，密度提高约25%。根
修剪(距主茎两侧3cm 处，垂直下切13cm)于返青期进行(3 月15 日)，垂直剪根量
40~42%。
实验2：2007/08―2008/09 设置大田试验。实验设置三个密度：SR1 (225 株m-2：当
地常规密度)；SR2 (280 株m-2)；SR3 (340 株m-2)，平均密度增长约25%；两个根修
剪处理：W (越冬期根修剪：11 月15 日)；S (返青期根修剪3 月15 日); 不剪根处理
作为对照(CK)。两个时期根修剪处理的切根量均为40~42%。
主要研究结果如下：
1. 密度和根修剪对产量的影响。盆栽试验中，水分亏缺引起产量降低。湿润条件下，
密度增加产量显著增加。常规密度条件下，根修剪处理对产量没有显著影响，但高密度条件下产量增加显著。田间试验表明，在干旱年份，提高密度降低产量；
在水分条件较好的年份，提高密度进行根修剪处理后可以显著增加产量，这与盆
栽结果一致。
2. 密度和根修剪对水分利用的影响。盆栽试验表明，两个水分条件下，密度增加提
高耗水量；根修剪处理显著提高水分利用效率；在实验2 中，冬期剪根处理显著
减少了冬后-返青前的土壤耗水量，返青期根修剪则显著减少了返青期-成熟期的
土壤水分消耗，其土壤耗水量显著低于其它两个处理，因此返青期根修剪的水分
利用率为最高。
3. 密度和根修剪处理对冬小麦根系生物量的影响。实验1 证明，提高密度显著增加
根系生物量和根冠比；根修剪处理对小麦根系和根冠比的影响效果与此相反。田
间试验表明，提高密度显著提高花期时各个土层根系生物量，但根修剪显著减少
表层40cm 以上根系生物量，并且其80－120m 土层的根量和根系分配比例显著
增加。
4. 密度和根修剪处理对冬小麦群体结构的影响。实验2 表明，密度越高，叶面积指
数越高。但在降水量较少的2008 年，密度对叶面积指数(LAI)没有影响，单位面
积总分蘖数（有效分蘖和无效分蘖）随密度的增加而线性增长，有效分蘖数（成
穗数）不受密度影响，而单株分蘖则随密度的提高而降低。两个时期根修剪处理
均增加了叶面积指数，降低了总分蘖数和单株分蘖，但对有效分蘖没有影响。
5. 密度和根修剪对气体交换的影响。盆栽试验发现，密度增加和干旱胁迫处理显著
降低冬小麦光合速率和光合活性，但根修剪显著提高旗叶光合能力。实验2 表明，
随密度增加，旗叶光合速率(Pn)和光合活性下降，根呼吸速率提高(Rr)，根系效
率(Pn:Rr)显著降低。与此相反，两个时期根修剪处理均显著提高旗叶光合速率并
降低了根呼吸速率，因此有较高的根系效率。由此可见，根系的减少提高旗叶的
光合能力，同时降低了根系耗碳量，将更多的光合产物用于产量建成。
6. 采用简化的de Wit 替代系列法阐明了冬小麦密度和根修剪对冬小麦竞争能力的
关系。在实验1 中，混播条件下不剪根小麦的相对产量均大于1，而根修剪小麦
相对产量均小于1。常规密度在湿润条件下，相对总产量为1.06，显著高于1.00，
说明与根修剪小麦相比，不剪根植株具有较强的竞争性。另外在水分条件较好时，
不剪根和根修剪处理在常规密度条件下混播可以显著增加产量。
7. 在大田条件下阐明了密度和根修剪对N、P 利用的影响。随密度的增加，叶片中
的N 含量和P 含量均呈显著下降趋势。两个时期的根修剪处理增加叶片氮磷元素的含量。由此可见，根修剪冬小麦拥有较高的光合速率也与其叶片中较高的N、
P 含量有关。
8. 实验2 指出，孕穗后地上部干物质积累和转移随密度增加而显著增加。两个时期
根修剪处理孕穗后干物质的积累显著高于不剪根处理。孕穗后干物质积累对籽粒
建成具有重要意义，因此根修剪植株产量的提高可能与其较高的孕穗后干物质积
累相关。
本研究表明，在黄土旱塬区达到多年平均降水量的情况下，提高密度和根修剪处
理可以增加籽粒产量和提高水分利用效率。提高密度后，产量的增加来源于单位面积
穗数和谷粒数的增加；而根修剪处理减少了冬小麦生育前期的耗水量，将更多的水分
用于花后灌浆，提高了水分利用效率，同时根修剪处理减少了无效分蘖，优化冠层结
构，并提高了光合速率和根系效率，减少了无益的根系碳损耗，增加了孕穗后干物质
积累，最终提高产量。但在严重干旱年份，提高密度后增加了对冬小麦个体间土壤水
分的竞争，最终引起产量降低。因此在该类地区通过提高密度和根修剪处理达到产量
和水分利用效率同步提高是有希望的。
关键词：冬小麦；产量；水分利用效率；黄土旱塬；竞争能力；根系效率