En el contexto del calentamiento global, los desastres de baja temperatura (LT) en los principales cultivos también se están volviendo más comunes. El estrés por LT en la llanura de Huang-Huai-Hai, la región central de trigo en China, causó una reducción masiva en los rendimientos de trigo. Un paso hacia garantizar la estabilidad del rendimiento del trigo y la seguridad alimentaria, este estudio investigó los efectos de la optimización de la aplicación de fósforo en la fisiología de la raíz, la acumulación de fósforo en materia seca, la translocación y la partición del trigo bajo estrés por LT, utilizando el cultivar representativo Yannong 19 como material de prueba. Los tratamientos incluyeron la aplicación convencional de fósforo (R1) y la aplicación de fósforo dividida en dos veces (R2), seguida de un tratamiento de LT de -4 grados Celsius y un tratamiento de temperatura normal (NT) durante la etapa de intervalo de anteras. El análisis de la fisiología de la raíz (actividades enzimáticas y fosfatasa ácida, contenidos de malondialdehído, azúcar soluble y proteína soluble), la acumulación de fósforo y materia seca, la translocación, la partición, y los componentes agronómicos y relacionados con el rendimiento se llevaron a cabo durante este estudio de investigación. Los resultados mostraron que la actividad de la raíz de trigo se redujo significativamente y las actividades de las enzimas antioxidantes aumentaron para mitigar el daño del estrés por LT. Además, los tratamientos de LT dañaron la función de la raíz. La actividad de la raíz y las propiedades antioxidantes fueron significativamente menores que las del tratamiento de NT en la etapa de floración. La acumulación de materia seca y fósforo se redujo en un 30.6~33.6% y 15.1~21.3% en las etapas de floración y madurez, lo que resultó en pérdidas finales de rendimiento del 10.3~13.0%. En contraste, la actividad de la raíz aumentó en un 16.1~27.2% en los tratamientos de aplicación de fósforo dividida en dos veces, y las características antioxidantes de la raíz fueron mayores. Como resultado, la acumulación de materia seca y fósforo aumentó después de la aplicación de fósforo dividida en dos veces y su translocación a los granos fue mayor; el rendimiento final aumentó en un 5.5~7.3%. En general, la aplicación de fósforo dividida en dos veces mejoró la función fisiológica del sistema de raíces y promovió la acumulación de nutrientes y su transporte al grano, y alivió la pérdida de rendimiento de trigo causada por el estrés por LT.