硝态氮是旱地土壤上作物吸收和利用的主要无机氮素形态。大麦、拟南芥和玉米等植物上研究表明硝态氮供应对根系发生发育有着重要影响,但是硝态氮对不同基因型小麦根系形态变化特征的影响,还缺少研究。本文选用石麦15、衡观35、H10和L14四个小麦品种为试验作物,设置不同浓度硝态氮处理,进行营养液整体培养实验、营养液分根培养实验以及土壤分层培养实验,研究不同浓度硝态氮供应条件下,不同品种小麦根系数量、长度、分布、侧根发育等形态特征,探讨不同浓度硝态氮供应对小麦根系生长的影响及与植株高效吸收利用氮素之间的关系。主要结果和结论如下:(1)整体根系在营养液培养条件下,0~25.0 mmol/L硝态氮处理13 d,小麦生物量和地上部含氮量以及根系形态尚未受到明显影响。施加硝态氮处理22 d后,植株地上部生物量和氮含量明显增加。0.05 mmol/L低浓度硝态氮处理下,4个品种小麦侧根平均长度较长。与正常浓度硝态氮处理相比,不施硝态氮和0.05 mmol/L低硝态氮处理下,石麦15初生根长度、侧根长度和总根长增加,主根数减少;H10侧根总长度增加,侧根密度减少;衡观35主根数和侧根密度减少;L14根系形态无明显变化。硝态氮浓度在0.25~20.0 mmol/L内,4个小麦品种根系形态变化不明显。侧根长度与地上部氮含量间呈二次曲线关系。侧根密度与地上部氮含量之间呈线性正相关关系。(2)分根培养条件下,两侧均施50.0 mmol/L硝态氮小麦地上部干物质重与氮浓度明显高于两侧不施硝态氮处理。2.50 mmol/L供氮一侧衡观35根干重和侧根密度高于不施硝态氮一侧,而L14在一侧不施硝态氮,另一侧为50.0 mmol/L硝态氮处理下,高氮区一侧根根干重较大、侧根密度较高。施用2.50 mmol/L硝态氮一侧H10、衡观35和石麦15的侧根长度和侧根平均长度明显高于不施硝态氮一侧,并以石麦15侧根伸长倍数最大。与不施硝态氮一侧相比,50.0 mmol/L硝态氮一侧四个小麦品种的侧根长度、侧根平均长度均较长,以H10侧根伸长倍数最大。局部供应硝态氮,明显促进小麦侧根伸长,硝态氮诱导侧根伸长倍数与植株地上部氮浓度之间呈良好的正相关关系。(3)土壤分层培养条件下,当下层土壤中硝态氮施用量较高时,该层土壤中的小麦总根长和根表面积减小,根干重降低。而上层土壤中硝态氮施用量较低,下层土壤中硝态氮施用量较高时,上下层土壤中的总根长和根表面积比例较小,说明根系趋向下层土壤中分配,向养分高浓度地区生长。上下层土壤中硝态氮施用量均较高时,上下层土壤中的总根长和根表面积比例较大,说明根系趋向上层土壤中分配增多。小麦总根长、根表面积、≤0.15 mm直径范围内的细根长(占整个根系的比重很大)与植株地上部氮含量和氮素积累量呈极显著正相关关系,与土壤中硝态氮含量呈极显著负相关关系。研究结果表明,良好的根系发育对于小麦吸收氮素养分具有重要意义,小麦总根长越长尤其是细根越多,根表面积越大,植株对硝态氮的吸收利用增加。不同浓度硝态氮供应条件下,小麦根系发育呈现明显的可塑性反应:整体根系受到低浓度硝态氮胁迫时,小麦侧根平均长度增加;而分根条件下,当一侧氮素供应不足,另一侧硝态氮供应浓度较高时,供氮一侧硝态氮明显诱导了小麦侧根伸长,这种局部硝态氮供应对侧根发育的诱导效应越大,小麦地上部氮含量越高,植株对硝态氮的吸收能力越强。