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摘要：在宁南干旱区采用田区定位试验方法，研究了不同覆膜穴播模式谷子和糜子生长期主要农艺性状、耗水特征与产量的关系。结果表明，覆膜穴播谷子产量为5 751.0～6 453.0 kg/hm2，增产效果依次为渗水微膜、普通微膜、垄上覆膜+沟内穴播、降解微膜，较不覆膜穴播增产48.4%～66.5%，水分利用效率（WUE）为17.40～19.95 kg/（mm·hm2），较不覆膜穴播提高58.9%～82.2%。覆膜穴播糜子产量为4 525.5～5 040.0 kg/hm2，较不覆膜穴播增产53.9～71.3%;水分利用效率（WUE）為14.25～16.95 kg/（mm·hm2），较不覆膜穴播提高31.9～56.9%。在干旱半干旱区干旱胁迫环境下，渗水微膜穴播、垄上覆膜+沟内穴播是实现谷子和糜子种植的最佳方式。
关键词：谷子;糜子;覆膜穴播;干旱胁迫;产量水平;水分利用效率
中图分类号：S515; S516 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2021）04-0029-08
doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.04.009
Effects of Different Mulching Hole-planting Methods on Growing Development and Water Use Efficiency of Foxtail Millet and
Panicum miliaceum L.
ZHOU Hua 1， DAI Lijun 1， LI Yongping 2， LIANG Jinxia 1， MA Yaping 3
（1. Pengyang Science and Technology Bureau， Pengyang Ningxia 756500， China; 2. Guyuan Branch of Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Guyuan Ningxia 756000， China; 3. Soil and Water Conservation Station， Pengyang County Water Bureau， Pengyang Ningxia 756500， China）
Abstract：The relationship between main agronomic characters， water consumption characteristics and yield of foxtail millet and Panicum miliaceum L. under different film mulching and hill-seeding modes was studied by field location experiment in the Arid areas of Southern Ningxia. The results showed that the effect of increasing yield was in the order of water-permeable plastic-film mulch，traditional plastic-film mulch， mulching of ridge with plastic film + hole-planting in furrow and degradable plastic-film mulch， the grain yield of foxtail millet of mulching hole-planting was 5 751.0 ～ 6 453.0 kg/hm2， which was 48.4%～66.5% higher than that of no covered hole-planting （CK）， and the water use efficiency （WUE） was 17.40～19.95 kg/ （mm·hm2）， which was 58.9%～ 82.2% higher than that of hill-planting without film mulching. The yield of Panicum miliaceum L. was 4 525.5～5 040.0 kg/hm2， which was 53.9%～71.3% higher than that of no covered hole-planting， water use efficiency （WUE） was 14.25～16.95 kg/（mm·hm2）， which was 31.9%～56.9% higher than that no covered hole-planting. Under drought stress in arid and semi-arid region， the best planting method of high yield and high efficiency was to adopt permeable micro-film hill-planting and ridge with plastic film + hole-planting in furrow.
Key words：Foxtail millet;Panicum miliaceum L;Mulching hole-planting;Drought stress;Yield level; Water use efficiency
谷子和糜子属我国北方地区传统的抗旱耐瘠薄杂粮作物 [1 - 2 ]，随着杂粮特色产业发展对市场需求的拉动，种植面积呈扩增趋势。据统计，我国谷子种植面积由2003年的72.1万hm2增加到2018年的86.1万hm2，总产量由177.6万t增加为254.8万t，单产由2 464.8 kg/hm2增长到3 009.3 kg/hm2。谷子和糜子每年种植面积占秋粮种植面积的1%左右[3 ]。宁夏南部山区8县（区）种植面积2.5万hm2左右，占当地各类杂粮作物种植面积的10%左右。 谷子和糜子杂粮产业发展在我国干旱半干旱地区农业结构调整中具有无可替代的作用[4 ]。水分成为制约作物产量的主要限制因子，耕作栽培技术创新是提高降水利用率、减缓旱地作物水分供需矛盾的重要途径。作物耗水量是植株蒸腾量、棵间蒸发量之 和[5 ]。开展作物需水和耗水规律以及水分利用效率的研究，是旱地实现节水增产的潜力所在。樊修武等[6 ]研究了谷子杂交种与常规种的水分利用效率、耗水规律及农田水分平衡，表明在谷子水分临界期（孕穗至开花期），不同水分梯度之间产量差异达到极显著水平。糜子的耐旱能力较谷子和高粱强，拔节期和抽穗期缺水严重时往往造成大幅度减产，尤其在抽穗期至灌浆期遇到干旱胁迫可造成植物体内较大的水分亏缺，使光合速率下降23%～50%，叶面积指数降低12%～29%[7 - 8 ]。谷子拔节期、抽穗期和灌浆期为快速营养生长和生殖生长的关键期，特别是抽穗期至灌浆期，为耗水量与土壤水分蒸发（蒸腾）量最大时期[7， 9]，需要大量的水分以“水促肥”达到高产。我们采用不同覆膜穴播种植方式，研究谷子和糜子生长期耗水特征及水分利用效率，拟筛选出适合宁南山区旱地谷子和糜子覆膜穴播高效种植方式，提升作物产量和水分转化效率，为高产高效覆膜穴播高产高效种植技术提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于2019年在宁夏农林科学院固原分院长期设立的国家北方旱农实验区彭阳县长城塬涝池村试验点旱地（北纬35° 51′42″，东经106° 47′ 18″）进行，土壤类型属壤黄土黏质，前茬作物为玉米，地力中等。海拔1 670 m，≥10 ℃积温2 500～2 800 ℃，无霜期150 d左右，年均降水量450 mm，属典型半干旱地区。试验区干旱年、丰水年、正常年份大秋作物主要生长期降水量见表1。
1.2 材料
指示作物品种谷子为张杂谷13号，糜子为固糜21号，均由宁夏农林科学院固原分院提供。
1.3 试验方法
试验采用随机区组排列。谷子设5个处理，分别为①垄膜+沟种穴播种植（LGXB），②渗水微膜穴播（SMXB），③普通微膜穴播（PMXB），④降解微膜穴播（JMXB），⑤不覆盖穴播CK（LDXB）;糜子设4个处理，分别为①LGXB，②SMXB，③PMXB，⑤CK（LDXB）。
为确保田区试验种植方式与专用机械穴播播种机宽幅一致，处理①（LGXB）选用微膜宽800 mm×0.008 mm，垄上覆膜（50 cm）+沟内（60 cm）种植，幅宽110 cm，垄高15 cm，用穴播机种植4行。处理②、③、④微膜宽度均为1300 mm、厚0.008 mm，全地面覆膜，种植带为110 cm，专用穴播机每覆膜带种植谷子或糜子3行。处理⑤为不覆膜穴播种植（CK）3行。处理②、③、④、⑤平均行距为40 cm、株距10 cm，密度为25.0万穴/hm2。播种量谷子9.0 kg/hm2、糜子18.0 kg/hm2，谷子和糜子分别于4月27日和5月21日人工覆膜播种。播前整地结合田间机耕或旋耕作业一次性基施磷酸二铵225 kg/hm2、尿素150 kg/hm2，苗期及时放苗、补苗、除草等。抽穗期降水后追施尿素150 kg/hm2。
谷子每处理大区面积为480 m2（长30 m×宽16 m），糜子每处理大区面积为490 m2（长35 m×宽14 m）。9月27日收获，取中间行15株进行性状考种，每处理收获面积3.75 m2（3.00 m×1.25 m），收割后脱粒测产，3次重复，并对大区试验进行每处理5点取样测产校对。
1.4 测定内容及方法
每处理选取5株标记，测定主茎干物质量;在作物拔节期、孕穗期和灌浆期分别测定作物叶面积指数（LAI）。定期测定主要性状。
1.5 土壤水分及贮水量测定
生育期定位测定土壤含水量，取样土层深度为0～200 cm或0～60 cm，每20 cm层次取样。土壤贮水量SW=H×dv×W%×1 000，式中，SW为土壤贮水量（mm），H为土层厚度（m），dv为土壤容重（g/cm3），W%为土壤重量含水量[10 ]。
1.6 耗水量及作物水分利用效率測定
作物耗水量（evapotranspiration，ET）由农田土壤水分平衡方程计算[10 - 11 ]，ET（mm）=（SW2-SW1）+SR，式中SW1和SW2分别为播种时和某生育阶段0～200 cm土层贮水量，SR为某生育阶段降水量。
作物水分利用效率（WUE）=Y/ET，式中Y为含水量14%时籽粒产量。
1.7 数据分析
试验数据用Excel 2010进行计算、整理制图，用SPSS 25.0软件对数值进行统计学分析[12 ]。
2 结果与分析
2.1 不同种植方式对作物生长量的影响
通过表2、表3可以看出，旱地谷子和糜子采用不同方式穴播种植，地上部干物质生长量有明显差异。干旱胁迫下谷子田间生长关键期主茎干物质量由大到小依次为SMXB、PMXB、LGXB、JMXB、LDXB（CK），糜子田间生长关键期主茎干物质量由大到小依次为PMXB、SMXB、LGXB、LDXB（CK）。采用垄沟集雨穴播技术和渗水地膜、普通地膜和降解地膜穴播的田间抗旱保水效果和生长量明显高于不覆膜穴播种植。谷子覆膜穴播种植生育期平均主茎干物质量为34.9～39.1 g，较LDXB（CK）的31.1 g增加12.2%～25.7%;糜子覆膜穴播种植生育期平均主茎干物质量为20.5～21.3 g，较LDXB（CK）增加17.0%～21.7%。 2.2 不同种植方式对生长期生长量参数的影响
用SPSS25软件对不同种植方式下谷子和糜子作物干物质积累及动态变化特征进行分析和显著性检验，针对生长曲线特征，用Logistic生长曲线方程[12 - 14 ]：
上述公式可得到a，b估计值，K值为各处理生长量指标值。
分析结果（表4）表明，谷子和糜子在不同种植方式下生长期与LDXB（CK）单株主茎生长天数（d）和生长量方差及模型参数具有一定的差异。从生长模型参数K、a和b值看，其相关决定系数R2达到0.971～0.988。进入快速生长期，则谷子覆膜穴播种植的主茎生长量K值为79.748～89.399，不覆膜穴播（CK）为74.731。糜子覆膜穴播种植主茎生长量K值为45.353～51.254，不覆膜穴播（CK）为40.632。2种作物在苗期处理间的生长速度b值变化比较平稳，初始增重参数a值差异不明显，但进入快速生长期差距明显。
2.3 不同种植方式作物的叶面积指数（LAI）
通过表5可以看出，干旱胁迫下不同种植方式的谷子和糜子采用穴播技术时叶面积指数（LAI）表现差异明显。谷子叶面积指数孕穗期增幅达最大，各覆膜种植方式的LAI值为3.64～5.23，较LDXB（CK）增加65.7%～113.5%;灌浆期LAI值达到高峰，覆膜穴播种植为4.58～5.76，较LDXB（CK）增加20.5%～51.6%。糜子在拔节期叶面积指数变化更明显，覆膜穴播各处理较LDXB（CK）增加200.0%～260.0%;孕穗期覆膜穴播方式的LAI值为2.88～3.73，较LDXB（CK）增加65.5%～114.4%;灌浆期覆膜穴播叶面积达到高峰，LAI值为4.70～5.55，较LDXB（CK）增加23.7%～46.1%。覆膜穴播种植方式能够有效地改善土壤水分生态环境，增进作物生长速度、增加叶面积群体和提升光合生产效率。
2.4 不同种植方式下作物的主要经济性状及产量构成因素
旱地谷子和糜子产量高低在一定程度上取决于生长期降水量多少。集雨保水关键技术能有效减少土壤水分的蒸发，改善作物水分供需条件，提升主要经济性状值和产量水平[17 - 18 ]。通过表6可以看出，與LDXB（CK）相比，覆膜穴播谷子平均穗数增加3.3万穗/hm2，穗重增加5.5 g，穗粒重增加3.2 g，理论产量增加1 663.1 kg/hm2，增产39.1%;覆膜穴播糜子平均穗数增加13.2万穗/hm2，穗粒重增加0.4 g，理论产量增加249.5 kg/hm2，增产5.6%。
对谷子穗数（X1）、穗长（X2）、主茎穗重（X3）穗粒重（X4）、经济系数（X5）与产量（y）进行相关分析（表7）可以看出，主要经济性状X1、X3、X4、X5与产量（y）之间存在显著或极显著相关（R=0.838～0.983）。
2.5 不同种植方式的产量、耗水特征及水分生产效率
2.5.1 耗水量 从表8可以看出，旱地谷子和糜子采用覆膜穴播技术能够极大地缓解和降低干旱对作物产量的损失程度。谷子覆膜穴播播种至出苗、出苗至抽穗、抽穗至成熟阶段耗水量分别占总耗水量的6.0%～9.4%、16.5%～21.6%、70.2%～76.3%，生长期较LDXB（CK）可增加有效蓄水量55.0～70.0 mm。糜子覆膜穴播播种至出苗、出苗至抽穗、抽穗至成熟阶段耗水量分别占总耗水量的9.9%～11.9%、32.7%～37.5%、52.6%～55.6%，生长期较LDXB（CK）可增加有效蓄水量26.1～45.2 mm。拔节-抽穗（7月上旬至8月上旬）为干旱胁迫的主要阶段，降水量少时造成卡脖子干旱，严重影响作物抽穗灌浆对水分的需求。作物采用覆膜穴播种植方式能有效降低干旱胁迫造成的损失。
2.5.2 产量及水分利用效率 水分利用效率（WUE）体现了作物形成经济产量与水分消耗之间的关系，是作物水分利用特性及高效用水最有效的表示方式，可作为定量化研究作物丰产性与抗旱性的指标。通过表8可以看出，谷子采取覆膜穴播种植方式，产量为 5 751.0～6 453.0 kg/hm2，增产效果由大到小依次为SMXB、PMXB、LGXB、JMXB，较LDXB（CK）产量3 876.0 kg/hm2增产48.4%～66.5%;水分利用效率（WUE）达17.40～19.95 kg/（mm·hm2），较LDXB（CK）10.95 kg/（mm·hm2）提高58.9%～82.2%。糜子覆膜穴播种植产量为4 525.5～5 040.0 kg/hm2，较LDXB（CK）2 941.5 kg/hm2增产53.9%～71.3%;水分利用效率（WUE）达到14.25～16.95 kg/（mm·hm2），较LDXB（CK）提高31.9%～56.9%。
3 小结与讨论
在宁南山区旱地上，谷子和糜子采用不同微膜覆盖穴播种植方式能显著改善土壤水分状况，有效降低土壤水分无效蒸发，抗旱节水增产效果显著，水分利用效率高，促进作物生长，扩大群体叶面积和提升光合效率。谷子覆膜穴播产量为5 751.0～6 453.0 kg/hm2，增产效果依次为渗水微膜、普通微膜、垄上覆膜+沟内穴播、降解微膜，较不覆膜穴播增产48.4%～66.5%，水分利用效率（WUE）为17.40～19.95 kg/（mm·hm2），较不覆膜穴播提高58.9%～82.2%。糜子覆膜穴播产量为4 525.5～5 040.0 kg/hm2，较不覆膜穴播增产53.9%～71.3%;水分利用效率（WUE）为14.25～16.95 kg/（mm·hm2），较不覆膜穴播提高31.9%～56.9%。谷子、糜子微膜覆膜穴播种植方式较不覆膜穴播多增蓄水量55.0～70.0、26.1～45.2 mm，在春夏季干旱胁迫期可极大的降低旱灾对生产的损失程度。渗水微膜穴播和垄上覆膜+沟内穴播，适宜在宁南山区及我国北方干旱半干旱区应用。 在灌浆成熟阶段，渗水地膜覆盖灌浆期提前结束5 d左右[19 ]，产量构成因素中的单穗重及单穗粒重是产量差异的直接原因[20 ]。谷子和糜子采用渗水微膜穴播后单穗重和单穗粒重显著高于对照，这和赵禹凯等[1 ]和朱元刚等[21 ]的研究基本一致。垄沟集雨种植方式能够改善降水的空间分配，增强种植区水分的供应能力，具有显著的保水蓄墒效果，从而提高作物的水肥利用效率[22 ]。采用垄上覆膜+沟内种植使群体中作物边行株高、叶面积和生物量显著提高，特别适合在年降水量300～450 mm地区多种作物种植[11 ]。
拔节期干旱对作物农艺性状的严重影响，进而使产量也有大幅度降低。拔节期和灌浆期是谷子的水分敏感期[23 ]。不同生育时期耗水量和耗水强度存在一定的差异，出苗至抽穗期，谷子和糜子在覆膜穴播种植方式下耗水量较少，不覆膜穴播种植耗水量较大。生长期总耗水量谷子覆膜穴播较不覆膜穴播小，可能与覆膜穴播种植有效地减少裸地蒸发，即减少田间无效蒸腾有关。谷子和糜子苗期至拔节期需水较少，抽穗至灌浆期需水急剧增加。在生产中加强保水抗旱措施尤为重要，旱地采用覆膜穴播是高产高效种植新技术，也是进一步挖掘降水生产潜力和实现创建高产田的关键技术[24 - 25 ]。
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（本文责编：陈 伟）
收稿日期：2020 - 11 - 16
基金项目：宁夏科技成果转化东西部合作产业扶贫项目“六盘山特困区小杂粮精准扶贫技术集成示范”（2018BFF020）。
作者简介：周 花（1980 — ），女，宁夏彭阳人，农艺师，主要从事作物新品种引进和旱作节水农业新技术集成研究与示范工作。Email：463037167@qq.com。
通信作者：李永平（1955 — ），男，宁夏固原人，研究员，主要从事旱区节水农业与水资源高效利用方面科研与示范工作。Email：nxgylyp@163.com。
关键词：谷子;糜子;覆膜穴播;干旱胁迫;产量水平;水分利用效率
中图分类号：S515; S516 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2021）04-0029-08
doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.04.009
Effects of Different Mulching Hole-planting Methods on Growing Development and Water Use Efficiency of Foxtail Millet and
Panicum miliaceum L.
ZHOU Hua 1， DAI Lijun 1， LI Yongping 2， LIANG Jinxia 1， MA Yaping 3
（1. Pengyang Science and Technology Bureau， Pengyang Ningxia 756500， China; 2. Guyuan Branch of Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Guyuan Ningxia 756000， China; 3. Soil and Water Conservation Station， Pengyang County Water Bureau， Pengyang Ningxia 756500， China）
Abstract：The relationship between main agronomic characters， water consumption characteristics and yield of foxtail millet and Panicum miliaceum L. under different film mulching and hill-seeding modes was studied by field location experiment in the Arid areas of Southern Ningxia. The results showed that the effect of increasing yield was in the order of water-permeable plastic-film mulch，traditional plastic-film mulch， mulching of ridge with plastic film + hole-planting in furrow and degradable plastic-film mulch， the grain yield of foxtail millet of mulching hole-planting was 5 751.0 ～ 6 453.0 kg/hm2， which was 48.4%～66.5% higher than that of no covered hole-planting （CK）， and the water use efficiency （WUE） was 17.40～19.95 kg/ （mm·hm2）， which was 58.9%～ 82.2% higher than that of hill-planting without film mulching. The yield of Panicum miliaceum L. was 4 525.5～5 040.0 kg/hm2， which was 53.9%～71.3% higher than that of no covered hole-planting， water use efficiency （WUE） was 14.25～16.95 kg/（mm·hm2）， which was 31.9%～56.9% higher than that no covered hole-planting. Under drought stress in arid and semi-arid region， the best planting method of high yield and high efficiency was to adopt permeable micro-film hill-planting and ridge with plastic film + hole-planting in furrow.
Key words：Foxtail millet;Panicum miliaceum L;Mulching hole-planting;Drought stress;Yield level; Water use efficiency
谷子和糜子属我国北方地区传统的抗旱耐瘠薄杂粮作物 [1 - 2 ]，随着杂粮特色产业发展对市场需求的拉动，种植面积呈扩增趋势。据统计，我国谷子种植面积由2003年的72.1万hm2增加到2018年的86.1万hm2，总产量由177.6万t增加为254.8万t，单产由2 464.8 kg/hm2增长到3 009.3 kg/hm2。谷子和糜子每年种植面积占秋粮种植面积的1%左右[3 ]。宁夏南部山区8县（区）种植面积2.5万hm2左右，占当地各类杂粮作物种植面积的10%左右。 谷子和糜子杂粮产业发展在我国干旱半干旱地区农业结构调整中具有无可替代的作用[4 ]。水分成为制约作物产量的主要限制因子，耕作栽培技术创新是提高降水利用率、减缓旱地作物水分供需矛盾的重要途径。作物耗水量是植株蒸腾量、棵间蒸发量之 和[5 ]。开展作物需水和耗水规律以及水分利用效率的研究，是旱地实现节水增产的潜力所在。樊修武等[6 ]研究了谷子杂交种与常规种的水分利用效率、耗水规律及农田水分平衡，表明在谷子水分临界期（孕穗至开花期），不同水分梯度之间产量差异达到极显著水平。糜子的耐旱能力较谷子和高粱强，拔节期和抽穗期缺水严重时往往造成大幅度减产，尤其在抽穗期至灌浆期遇到干旱胁迫可造成植物体内较大的水分亏缺，使光合速率下降23%～50%，叶面积指数降低12%～29%[7 - 8 ]。谷子拔节期、抽穗期和灌浆期为快速营养生长和生殖生长的关键期，特别是抽穗期至灌浆期，为耗水量与土壤水分蒸发（蒸腾）量最大时期[7， 9]，需要大量的水分以“水促肥”达到高产。我们采用不同覆膜穴播种植方式，研究谷子和糜子生长期耗水特征及水分利用效率，拟筛选出适合宁南山区旱地谷子和糜子覆膜穴播高效种植方式，提升作物产量和水分转化效率，为高产高效覆膜穴播高产高效种植技术提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于2019年在宁夏农林科学院固原分院长期设立的国家北方旱农实验区彭阳县长城塬涝池村试验点旱地（北纬35° 51′42″，东经106° 47′ 18″）进行，土壤类型属壤黄土黏质，前茬作物为玉米，地力中等。海拔1 670 m，≥10 ℃积温2 500～2 800 ℃，无霜期150 d左右，年均降水量450 mm，属典型半干旱地区。试验区干旱年、丰水年、正常年份大秋作物主要生长期降水量见表1。
1.2 材料
指示作物品种谷子为张杂谷13号，糜子为固糜21号，均由宁夏农林科学院固原分院提供。
1.3 试验方法
试验采用随机区组排列。谷子设5个处理，分别为①垄膜+沟种穴播种植（LGXB），②渗水微膜穴播（SMXB），③普通微膜穴播（PMXB），④降解微膜穴播（JMXB），⑤不覆盖穴播CK（LDXB）;糜子设4个处理，分别为①LGXB，②SMXB，③PMXB，⑤CK（LDXB）。
为确保田区试验种植方式与专用机械穴播播种机宽幅一致，处理①（LGXB）选用微膜宽800 mm×0.008 mm，垄上覆膜（50 cm）+沟内（60 cm）种植，幅宽110 cm，垄高15 cm，用穴播机种植4行。处理②、③、④微膜宽度均为1300 mm、厚0.008 mm，全地面覆膜，种植带为110 cm，专用穴播机每覆膜带种植谷子或糜子3行。处理⑤为不覆膜穴播种植（CK）3行。处理②、③、④、⑤平均行距为40 cm、株距10 cm，密度为25.0万穴/hm2。播种量谷子9.0 kg/hm2、糜子18.0 kg/hm2，谷子和糜子分别于4月27日和5月21日人工覆膜播种。播前整地结合田间机耕或旋耕作业一次性基施磷酸二铵225 kg/hm2、尿素150 kg/hm2，苗期及时放苗、补苗、除草等。抽穗期降水后追施尿素150 kg/hm2。
谷子每处理大区面积为480 m2（长30 m×宽16 m），糜子每处理大区面积为490 m2（长35 m×宽14 m）。9月27日收获，取中间行15株进行性状考种，每处理收获面积3.75 m2（3.00 m×1.25 m），收割后脱粒测产，3次重复，并对大区试验进行每处理5点取样测产校对。
1.4 测定内容及方法
每处理选取5株标记，测定主茎干物质量;在作物拔节期、孕穗期和灌浆期分别测定作物叶面积指数（LAI）。定期测定主要性状。
1.5 土壤水分及贮水量测定
生育期定位测定土壤含水量，取样土层深度为0～200 cm或0～60 cm，每20 cm层次取样。土壤贮水量SW=H×dv×W%×1 000，式中，SW为土壤贮水量（mm），H为土层厚度（m），dv为土壤容重（g/cm3），W%为土壤重量含水量[10 ]。
1.6 耗水量及作物水分利用效率測定
作物耗水量（evapotranspiration，ET）由农田土壤水分平衡方程计算[10 - 11 ]，ET（mm）=（SW2-SW1）+SR，式中SW1和SW2分别为播种时和某生育阶段0～200 cm土层贮水量，SR为某生育阶段降水量。
作物水分利用效率（WUE）=Y/ET，式中Y为含水量14%时籽粒产量。
1.7 数据分析
试验数据用Excel 2010进行计算、整理制图，用SPSS 25.0软件对数值进行统计学分析[12 ]。
2 结果与分析
2.1 不同种植方式对作物生长量的影响
通过表2、表3可以看出，旱地谷子和糜子采用不同方式穴播种植，地上部干物质生长量有明显差异。干旱胁迫下谷子田间生长关键期主茎干物质量由大到小依次为SMXB、PMXB、LGXB、JMXB、LDXB（CK），糜子田间生长关键期主茎干物质量由大到小依次为PMXB、SMXB、LGXB、LDXB（CK）。采用垄沟集雨穴播技术和渗水地膜、普通地膜和降解地膜穴播的田间抗旱保水效果和生长量明显高于不覆膜穴播种植。谷子覆膜穴播种植生育期平均主茎干物质量为34.9～39.1 g，较LDXB（CK）的31.1 g增加12.2%～25.7%;糜子覆膜穴播种植生育期平均主茎干物质量为20.5～21.3 g，较LDXB（CK）增加17.0%～21.7%。 2.2 不同种植方式对生长期生长量参数的影响
用SPSS25软件对不同种植方式下谷子和糜子作物干物质积累及动态变化特征进行分析和显著性检验，针对生长曲线特征，用Logistic生长曲线方程[12 - 14 ]：
上述公式可得到a，b估计值，K值为各处理生长量指标值。
分析结果（表4）表明，谷子和糜子在不同种植方式下生长期与LDXB（CK）单株主茎生长天数（d）和生长量方差及模型参数具有一定的差异。从生长模型参数K、a和b值看，其相关决定系数R2达到0.971～0.988。进入快速生长期，则谷子覆膜穴播种植的主茎生长量K值为79.748～89.399，不覆膜穴播（CK）为74.731。糜子覆膜穴播种植主茎生长量K值为45.353～51.254，不覆膜穴播（CK）为40.632。2种作物在苗期处理间的生长速度b值变化比较平稳，初始增重参数a值差异不明显，但进入快速生长期差距明显。
2.3 不同种植方式作物的叶面积指数（LAI）
通过表5可以看出，干旱胁迫下不同种植方式的谷子和糜子采用穴播技术时叶面积指数（LAI）表现差异明显。谷子叶面积指数孕穗期增幅达最大，各覆膜种植方式的LAI值为3.64～5.23，较LDXB（CK）增加65.7%～113.5%;灌浆期LAI值达到高峰，覆膜穴播种植为4.58～5.76，较LDXB（CK）增加20.5%～51.6%。糜子在拔节期叶面积指数变化更明显，覆膜穴播各处理较LDXB（CK）增加200.0%～260.0%;孕穗期覆膜穴播方式的LAI值为2.88～3.73，较LDXB（CK）增加65.5%～114.4%;灌浆期覆膜穴播叶面积达到高峰，LAI值为4.70～5.55，较LDXB（CK）增加23.7%～46.1%。覆膜穴播种植方式能够有效地改善土壤水分生态环境，增进作物生长速度、增加叶面积群体和提升光合生产效率。
2.4 不同种植方式下作物的主要经济性状及产量构成因素
旱地谷子和糜子产量高低在一定程度上取决于生长期降水量多少。集雨保水关键技术能有效减少土壤水分的蒸发，改善作物水分供需条件，提升主要经济性状值和产量水平[17 - 18 ]。通过表6可以看出，與LDXB（CK）相比，覆膜穴播谷子平均穗数增加3.3万穗/hm2，穗重增加5.5 g，穗粒重增加3.2 g，理论产量增加1 663.1 kg/hm2，增产39.1%;覆膜穴播糜子平均穗数增加13.2万穗/hm2，穗粒重增加0.4 g，理论产量增加249.5 kg/hm2，增产5.6%。
对谷子穗数（X1）、穗长（X2）、主茎穗重（X3）穗粒重（X4）、经济系数（X5）与产量（y）进行相关分析（表7）可以看出，主要经济性状X1、X3、X4、X5与产量（y）之间存在显著或极显著相关（R=0.838～0.983）。
2.5 不同种植方式的产量、耗水特征及水分生产效率
2.5.1 耗水量 从表8可以看出，旱地谷子和糜子采用覆膜穴播技术能够极大地缓解和降低干旱对作物产量的损失程度。谷子覆膜穴播播种至出苗、出苗至抽穗、抽穗至成熟阶段耗水量分别占总耗水量的6.0%～9.4%、16.5%～21.6%、70.2%～76.3%，生长期较LDXB（CK）可增加有效蓄水量55.0～70.0 mm。糜子覆膜穴播播种至出苗、出苗至抽穗、抽穗至成熟阶段耗水量分别占总耗水量的9.9%～11.9%、32.7%～37.5%、52.6%～55.6%，生长期较LDXB（CK）可增加有效蓄水量26.1～45.2 mm。拔节-抽穗（7月上旬至8月上旬）为干旱胁迫的主要阶段，降水量少时造成卡脖子干旱，严重影响作物抽穗灌浆对水分的需求。作物采用覆膜穴播种植方式能有效降低干旱胁迫造成的损失。
2.5.2 产量及水分利用效率 水分利用效率（WUE）体现了作物形成经济产量与水分消耗之间的关系，是作物水分利用特性及高效用水最有效的表示方式，可作为定量化研究作物丰产性与抗旱性的指标。通过表8可以看出，谷子采取覆膜穴播种植方式，产量为 5 751.0～6 453.0 kg/hm2，增产效果由大到小依次为SMXB、PMXB、LGXB、JMXB，较LDXB（CK）产量3 876.0 kg/hm2增产48.4%～66.5%;水分利用效率（WUE）达17.40～19.95 kg/（mm·hm2），较LDXB（CK）10.95 kg/（mm·hm2）提高58.9%～82.2%。糜子覆膜穴播种植产量为4 525.5～5 040.0 kg/hm2，较LDXB（CK）2 941.5 kg/hm2增产53.9%～71.3%;水分利用效率（WUE）达到14.25～16.95 kg/（mm·hm2），较LDXB（CK）提高31.9%～56.9%。
3 小结与讨论
在宁南山区旱地上，谷子和糜子采用不同微膜覆盖穴播种植方式能显著改善土壤水分状况，有效降低土壤水分无效蒸发，抗旱节水增产效果显著，水分利用效率高，促进作物生长，扩大群体叶面积和提升光合效率。谷子覆膜穴播产量为5 751.0～6 453.0 kg/hm2，增产效果依次为渗水微膜、普通微膜、垄上覆膜+沟内穴播、降解微膜，较不覆膜穴播增产48.4%～66.5%，水分利用效率（WUE）为17.40～19.95 kg/（mm·hm2），较不覆膜穴播提高58.9%～82.2%。糜子覆膜穴播产量为4 525.5～5 040.0 kg/hm2，较不覆膜穴播增产53.9%～71.3%;水分利用效率（WUE）为14.25～16.95 kg/（mm·hm2），较不覆膜穴播提高31.9%～56.9%。谷子、糜子微膜覆膜穴播种植方式较不覆膜穴播多增蓄水量55.0～70.0、26.1～45.2 mm，在春夏季干旱胁迫期可极大的降低旱灾对生产的损失程度。渗水微膜穴播和垄上覆膜+沟内穴播，适宜在宁南山区及我国北方干旱半干旱区应用。 在灌浆成熟阶段，渗水地膜覆盖灌浆期提前结束5 d左右[19 ]，产量构成因素中的单穗重及单穗粒重是产量差异的直接原因[20 ]。谷子和糜子采用渗水微膜穴播后单穗重和单穗粒重显著高于对照，这和赵禹凯等[1 ]和朱元刚等[21 ]的研究基本一致。垄沟集雨种植方式能够改善降水的空间分配，增强种植区水分的供应能力，具有显著的保水蓄墒效果，从而提高作物的水肥利用效率[22 ]。采用垄上覆膜+沟内种植使群体中作物边行株高、叶面积和生物量显著提高，特别适合在年降水量300～450 mm地区多种作物种植[11 ]。
拔节期干旱对作物农艺性状的严重影响，进而使产量也有大幅度降低。拔节期和灌浆期是谷子的水分敏感期[23 ]。不同生育时期耗水量和耗水强度存在一定的差异，出苗至抽穗期，谷子和糜子在覆膜穴播种植方式下耗水量较少，不覆膜穴播种植耗水量较大。生长期总耗水量谷子覆膜穴播较不覆膜穴播小，可能与覆膜穴播种植有效地减少裸地蒸发，即减少田间无效蒸腾有关。谷子和糜子苗期至拔节期需水较少，抽穗至灌浆期需水急剧增加。在生产中加强保水抗旱措施尤为重要，旱地采用覆膜穴播是高产高效种植新技术，也是进一步挖掘降水生产潜力和实现创建高产田的关键技术[24 - 25 ]。
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（本文责编：陈 伟）
收稿日期：2020 - 11 - 16
基金项目：宁夏科技成果转化东西部合作产业扶贫项目“六盘山特困区小杂粮精准扶贫技术集成示范”（2018BFF020）。
作者简介：周 花（1980 — ），女，宁夏彭阳人，农艺师，主要从事作物新品种引进和旱作节水农业新技术集成研究与示范工作。Email：463037167@qq.com。
通信作者：李永平（1955 — ），男，宁夏固原人，研究员，主要从事旱区节水农业与水资源高效利用方面科研与示范工作。Email：nxgylyp@163.com。