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气候干旱、水资源短缺成为全球性的环境问题,农业水资源短缺也成为世界粮食产量提高的重要制约因素。谷子杂交种是近年来谷子领域的一项重大突破性进展,利用谷子杂交种优势,结合地膜覆盖这一项节水高产栽培技术,发展节水高产型农业,加强水的科学管理和合理利用,成为必然选择。本文以张杂谷3号、张杂谷5号、张杂谷6号、张杂谷8号、张杂谷10号及常规谷子8311六种谷子品种为研究材料,利用先进的仪器设备,在张家口宣化试验站,从品种、合理的种植密度、节水栽培措施三个方面对谷子杂交种产量、水分利用效率等方面的影响进行了杂交谷子生理生态方面的大田试验研究。由张家口市农科院研制成功的张杂谷系列品种较常规谷子均具有增产作用,从中筛选增产效果最明显,水分利用效率最高,耗水量较低的张杂谷3号在大田中采用露地平种、平膜播种、无膜沟植、垄膜沟植四种种植方式进行地膜覆盖试验。试验的每个处理均重复3次,试验结果表明:(1)在6种谷子品种中,张杂谷系列品种产量高于常规谷子,其中以张杂谷3号的产量最高,较常规谷子增产25.67%,张杂谷8号次之较常规谷子增产23.85%,张杂谷10号较常规谷子增产17.03%。张杂谷系列品种的光合速率、叶片水分利用效率及产量水分利用效率也较常规谷子高,张杂谷3号产量水分利用效率也显著高于其他谷子品种。其中,较常规谷子高20.52%,较张杂谷8号高8.48%。张杂谷品种高水分利用效率不是通过降低耗水量来提高产量水分利用效率,而是通过较高的生物量和产量来获得较高的产量水分利用效率。由此可见,张杂谷3号是高产高耗水高水分利用效率品种。(2)张杂谷3号在不同种植密度条件下产量和水分利用效率显著不同,低密度张杂谷3号分蘖数显著高于高密度张杂谷3号。在春播区和夏播区播种密度有显著差异,春播区以密度为150000~225000株/hm2产量和水分利用效率最高。(3)地膜覆盖节水措施可提高张杂谷生长发育前期的地表土壤温度及土壤含水量,垄膜沟植较露地平种耕层土壤温度可提高0.83℃,土壤含水量提高1.29%,而平膜播种方式较露地平种温度可提高1.25℃,土壤含水量提高1.42%。(4)地膜覆盖节水措施提高了张杂谷的叶片光合速率和叶片水分利用效率,使叶片的光合作用能力增强。4种地膜覆盖处理中,平播及沟植条件下的张杂谷较不覆盖地膜下的平播和沟植的张杂谷叶片水势提高0.16Mpa和0.09Mpa、叶片光合速率提高10.87%和15.69%、蒸腾速率提高8.5%和15.95%、气孔导度提高0.0092mol·m-2.s-1和0.0284mol·m-2·s-1.叶片水分利用效率提高l3.80%和1.80%。(5)地膜覆盖节水措施可促进张杂谷生长发育,提高张杂谷的株高,尤其是在张杂谷生长发育的前期。且增加张杂谷的分蘖数及单位面积上的人穗数,显著增加张杂谷干物质量的积累。(6)地膜覆盖措施在一定程度上缓解了张杂谷受干旱胁迫的程度,使得地膜覆盖的张杂谷水势较不覆盖地膜高,平膜播种较露地平种水势提高0.16Mp,垄膜沟植较无膜沟植水势提高0.09Mp。地膜覆盖措施下的张杂谷叶片生长也较旺盛,叶绿索相对含量(SPAD值)较不覆盖地膜种植均有不同程度的提高。(7)地膜覆盖措施显著提高了张杂谷的籽粒产量,平膜播种和垄膜沟植较露地平种和无膜沟植均增产,平膜播种较露地平种增产13.25%,较无膜沟植增产12.85%,垄膜沟植处理较露地平种增产7.02%,较无膜沟植增产6.64%。且提高了张杂谷的产量水分利用效率。本研究说明:(1)张杂谷系列品种为高产、高水效、高水分利用效率品种,,推广前景广阔,其中以张杂谷3号为最优品种。(2)地膜覆盖节水措施提高了地表温度及湿度、改善了植株水分状态、使叶片的光合等生理活动维持较高水平、植株水分利用效率提升,从而促进了籽粒产量的显著提高;(3)平播条件下覆盖地膜措施的增产、提高水分利用效率效果更加明显。利用J谷子杂交种优势,结合地膜覆盖节水高产栽培技术,可显著增加谷子的产量,且达到节水的的。