本项研究从花生谷子间作条件下作物地上部和地下部生长、光合生理、产量和水分利用效率、土壤水分养分空间分布与吸收利用、水肥运筹对间作花生谷子生长发育和水分养分利用效率影响等方面开展研究,以期探清花生谷子间作水分养分高效利用机理,得到以下结论：(1)花生谷子间作改善作物群体结构和作物光合生理,提高光能利用效率,增加土地当量比。研究表明花生谷子间作能够增加谷子叶片外部光照强度和光合速率,降低花生外部有效光强度。作物生长旺盛期间作花生和谷子的叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素(a+b)高于单作花生和谷子。相对于单作,间作能够降低强光对谷子叶片的可逆失活,提高花生PS Ⅱ原初光能转化效率,同时间作增加作物叶片表观量子效率和光饱和点,提高对强光的吸收。间作花生叶片可提高对弱光的吸收和利用效率,中午能够在单作花生出现光抑制的情况下保持较好的光合速率。间作能够抑制花生果针分化,提高花生成果率,但产量受光照等因素影响会降低,2011年和2012年产量较单作花生分别降低13.90%和9.51%,主要表现在花生单株荚数大幅度减少。间作下谷子产量大幅度提高,2011年和2012年产量较单作谷子分别提高48.01%和45.21%,主要表现在穗重和穗粒重大幅度提高。2011年和2012年花生谷子间作土地当量比分别为1.17和1.18,间作能够提高土地的利用效率。(2)花生谷子问作影响作物根系、土壤水分、养分分布,降低作物对水分需求程度,提高群体抗旱性。花生谷子间作0～50cm平均单位面积根系表面积较花生单作提高78.95%,较谷子单作降低47.14%；平均土壤速效氮含量较花生单作降低8.17%,较谷子单作提高7.03%；平均土壤速效磷含量较花生单作提高12.37%,较谷子单作提高7.75%；平均土壤速效钾含量较花生单作降低9.46%,较谷子单作提高17.47%。整个生育期花生谷子间作较花生单作0～100cm土壤含水量降低0.27个百分点,较谷子单作提高0.97个百分点。花生根系主要对土壤0～30cm的土壤含水量产生明显影响,谷子根系则影响0～50cm甚至以下土壤水分。生育期内花生谷子间作较花生单作农田耗水量增加10.93mm,较谷子单作降低33.70mm。生育期花生谷子间作Kc平均值较花生单作减少0.12,较谷子单作提高0.04,花生和谷子间作能够提高间作群体的抗旱性,减少其对水分的需求程度,整个生育期花生谷子间作需水量较花生单作和谷子单作分别减少9.68mm和20.55mm。(3)花生谷子间作促进水分养分横向移动,协调土壤水分养分纵向与作物根系分布的偏离度,改变土壤水分养分的有效性。花生谷子间作在横向上作物根系与土壤水分养分“重心”偏离较大,会产生水分、养分梯度,将为间作群体中水分养分水平运移提供重要动力。花生谷子间作后可以有效协调根系在土壤中的纵向分布,改变土壤水分养分有效系数,0～50cm平均土壤水分有效系数较花生单作提高316.67%,较谷子单作提高49.57%；土壤氮素有效系数较花生单作降低19.05%,较谷子单作提高36.00%；土壤磷素有效系数较花生单作提高107.43%,较谷子单作降低19.98%；土壤钾素有效系数较花生单作提高20.69%,较谷子单作降低31.43%。(4)花生谷子间作提高水分利用效率当量,影响作物对土壤水分养分的吸收和利用,影响作物生理和产品品质。间作花生和谷子日平均叶片水分利用效率显著高于单作花生和谷子,花生谷子间作水分利用效率当量为1.21,能够提高作物群体的水分利用效率。花生谷子间作能够促进花生对磷的吸收,间作花生植株内各器官磷含量均高于单作花生。间作条件下花生在生育旺盛期叶片保持较多的氮素和磷素含量,这与该时期间作花生叶片叶绿素含量较高有关,生育后期间作花生叶片钾素快速转移,叶片叶绿素快速降解,含量快速下降,叶片氮素含量也下降。间作花生荚果钾含量在生育后期高于单作,这可能是导致花生仁淀粉含量升高的重要原因之一。间作花生荚果含氮量一直低于单作,由此导致间作花生仁的蛋白质含量低于单作。间作能够促进谷子氮、磷和钾素积累量,间作谷子叶片和茎的氮素及钾素含量高于单作,这与间作谷子叶片叶绿素含量、光合速率和光补偿点高于单作相一致,间作谷子穗磷素和钾素含量高于单作,可能与间作谷子蛋白质和油脂含量较高有关。(5)花生谷子间作合理运筹土壤水分养分,可以促进作物生长,增加作物产量,提高水分养分利用效率。在花生谷子间作体系中,随着氮肥施用量的增加,花生和谷子叶片SPAD值呈增加趋势。磷素和水分过少或水分过多会导致叶片SPAD值降低。对谷子光合速率和蒸腾速率影响最大的为水分,其次为氮素,再次为磷素,对作物叶片气孔导度的影响磷素大于氮素。总体上与花生叶片和荚果干重、谷子茎梗和叶片干重影响最大的水分、其次为氮素、再次为磷素；与花生茎和总干重、谷子根、穗和总干重影响最大的水分、其次为磷肥、再次为氮肥；与花生根干重影响最大的为磷素,其次为水分,再次为氮素。花生谷子间作条件下,在其他两因素处于丰富水平,随着土壤水分的提高,花生叶片水分利用效率呈下降趋势,谷子呈先升高后下降的趋势；随着氮肥和磷肥施用量的增加,花生和谷子叶片水分利用效率呈升高趋势；随着土壤水分水平的提高,花生氮素积累量和谷子钾素积累量呈先升高后降低趋势,花生磷素和钾素积累量、谷子氮素和磷素积累量呈逐渐升高趋势；随着施氮量的增加,花生和谷子氮素积累量呈增加趋势,花生钾素积累量、谷子磷素和钾素积累量呈先升高后降低趋势；随着磷素水平的不断提高,花生氮素和钾素积累量呈先升高后降低趋势,花生磷素、谷子氮素、磷素和钾素积累量均呈逐渐升高趋势。间作条件下,花生适宜的土壤含水量为占田间持水量的57.3%,适宜的氮素和磷素施用量分别为0.98g/盆和0.39g/盆,谷子适宜的土壤含水量为占田间持水量的59.1%,适宜的氮素和磷素施用量分别为0.57g/盆和0.45g/盆。