为明确地膜覆盖和灌水对杂交谷子生理生态特性的作用，于2013-2014年在张家口市农业科学院坝下试验站进行了田间试验。以“张杂谷5号”为试验材料，采用裂区设计方法，设置地膜覆盖和露地两个主处理，下设(1)播种后雨养旱作、(2)拔节期灌水60mm、(3)拔节期与抽穗期各灌水60mm、(4)拔节期、抽穗期和灌浆期各灌水60mm等4个副处理。研究结果如下:　　(1)地膜覆盖较露地平均增产10.1％～18.6％，穗重提高13.3％～26.6％。在丰水年份，各时期灌水对杂交谷子产量影响不显著，而在干旱年拔节期和抽穗期灌水分别显著增加籽粒产量54.7％～94.7％和6.9％～11.9％，灌浆期灌水对产量无显著影响。　　(2)蒸散量随灌水量和降雨量的增加而提高14.9％～34.6％。地膜覆盖与露地蒸散量无显著差异。在丰水年型下，随着灌水量的增加杂交谷子的水分利用效率呈现出下降的趋势，覆盖下雨养处理的水分利用效率最高;而在干旱年型下，适量灌水能提高水分利用效率27.0％～67.8％。　　(3)在丰水年型，拔节期灌水分别显著提高露地和覆盖下杂交谷子抽穗期生物产量5.1％和7.4％，雨养或少量灌水有利于收获指数的提高。在干旱年型，灌水提高了杂交谷子的生物产量4323 kg/hm2～7268 kg/hm2，增幅为33.1％～52.8％。干旱年型下雨养杂交谷子的收获指数显著低于灌水处理，覆盖条件下雨养的收获指数比露地降低2.4个百分点。对产量形成的时序关系研究表明，单位面积上抽穗期生物产量每增加1kg，成熟期生物量平均有1.96kg的增加量。　　(4)两年度拔节期灌水能显著提高杂交谷子干物质积累最大增长速率4.8％～36.3％。露地和覆盖条件下拔节期灌水分别提高杂交谷子干物质平均增长速率40.7 kg/hm2/d和59.7 kg/hm2/d。相同水分处理的覆盖与露地，最大增长速率和平均增长速率均表现为覆盖高于露地。　　(5)杂交谷子全生育期地膜覆盖积温较露地增加75.0℃，播种至拔节积温差值最大为50℃，此后温差逐渐缩小，抽穗至成熟阶段覆盖与露地土壤积温无差异。　　(6)在丰水年型，地膜覆盖显著提高杂交谷子抽穗期和灌浆期叶面积指数7.8％～12.0％和12.1％～18.8％，露地下各时期灌水对叶面积指数无显著影响，覆盖下仅拔节期灌水显著提高叶面积指数7.7％～11.1％。在干旱年型，覆盖下灌水处理叶面积指数显著高于露地，覆盖雨养处理叶面积指数低于露地。拔节期和抽穗期灌水显著提高叶面积指数84.5％～92.9％和15.0％～17.0％，灌浆期灌水对杂交谷子叶面积指数无显著影响。露地与覆盖下杂交谷子叶日积无显著差异。在丰水年型，各时期灌水对叶日积影响不显著。在干旱年型，拔节期灌水显著提高叶日积65.8％～116.3％。　　在丰水年型，覆盖谷子叶绿素含量在0～32天显著高于露地7.9％～26.2％，拔节期灌水处理显著提高露地与覆盖叶绿素含量18.0％～22.2％和8.5％～15.4％，抽穗期和灌浆期灌水对旗叶叶绿素含量无显著影响。在干旱年型，露地与覆盖叶绿素含量无显著差异，拔节期和抽穗期灌水显著提高露地和覆盖叶绿素含量20.9％～26.3％和14.1％～28.9％。　　(7)在丰水年型，覆盖显著提高抽穗后10天、30～40天旗叶净光合速率16.9％～32.3％和17.9％～24.0％，露地下拔节期灌水显著促进抽穗后30～40天净光合速率8.0％～40.0％，抽穗期灌水显著提高露地抽穗后0～20天旗叶净光合速率11.3％～15.4％，抽穗期灌水显著提高覆盖20～30天旗叶净光合速率6.5％～10.2％。在干旱年型，覆盖灌水处理抽穗后30天内旗叶净光合速率显著高于露地。露地雨养处理旗叶净光合速率在抽穗后20～40天显著高于覆盖。拔节期灌水显著提高抽穗后10天净光合速率24.6％～48.3％。抽穗期灌水提高净光合速率9.3％～16.0％。　　(8)在丰水年型，露地条件下抽穗期茎秆抗倒指数较覆盖显著提高10.6％～17.8％，灌浆期和成熟期露地与覆盖茎秆抗倒指数无显著差异。各时期灌水对茎秆抗倒能力没有显著影响。在干旱年型，露地下各处理在抽穗期与灌浆期抗倒指数显著高于覆盖11.4～19.5％，露地与覆盖下拔节期灌水的处理各时期抗倒伏指数较旱作雨养处理分别降低8.3％～13.0％和12.1％～14.3％。抽穗期灌水处理抗倒指数显著降低11.2％和8.4％。　　(9)露地与覆盖下各灌水处理抽穗期茎秆+叶鞘氮素积累量和叶片氮素积累量较雨养处理分别提高9.3％～39.9％和13.4％～45.9％,抽穗期灌水显著提高成熟期籽粒氮素积累量。抽穗和灌浆期灌水提高花后氮素积累量11.7％～76.3％。拔节期灌水显著降低生产百公斤籽粒氮素需求量。　　露地与覆盖下拔节期灌水分别提高抽穗期茎秆+叶鞘磷素积累量和叶片磷素积累量30.8％～45.3％和20.1％～22.9％，成熟期籽粒磷素积累量和花后磷素积累量分别提高40.3％～43.9％和16.3％～18.6％，籽粒中磷素含量提高8.5％～14.5％。抽穗期灌水处理成熟期茎秆+叶鞘磷素积累量和叶片磷素积累量分别降低14.1％～21.0％和11.4％～23.5％。　　露地与覆盖下拔节期灌水显著提高各器官抽穗期钾素积累量和成熟期钾素积累量，籽粒钾素含量也随拔节期灌水显著增加8.5％～14.5％。拔节期和抽穗期灌水处理花后钾素积累量分别显著提高16.3％和18.6％。各时期灌水对生产百公斤籽粒钾素需求量无显著影响。杂交谷子经济产量以9000kg/hm2计算施肥量，氮磷钾的累积利用率分别以85％，50％和80％计算，需N280kg，P2O5150kg，K2O300kg。　　(10)播后40～80 d是杂交谷子需水关键期，拔节时补灌增加了单位面积有效穗数，110 mm水分蒸散是抽穗期生物产量形成的充分条件;全生育期耗水400mm可获得较高籽粒产量。在丰水年地膜覆盖结合拔节期灌水管理，在干旱年地膜覆盖结合拔节期和抽穗期灌水管理，是杂交谷子获得高产与高效用水的农艺技术。