中国是农业大国,水资源短缺是制约农业发展的主要瓶颈,尤其是在北方干旱半干旱地区。同时,农业生产过程产生了大量的秸秆,秸秆的有效利用对保护环境,改善土壤质地及增加农民收入具有重要作用。本研究设置2种覆盖方式(垄覆秸秆沟覆秸秆、垄覆薄膜沟覆秸秆)和4种覆盖量(2500、5000、7500和10000 kg/hm~2)结合的形式,通过平作无覆盖为对照,探讨了不同覆盖方式和覆盖量对垄沟种植模式下土壤温度、水分、硝态氮以及夏玉米生长、产量的影响。研究结果如下:(1)对夏玉米生育期土壤温度的研究发现,秸秆覆盖的“低温效应”在夏玉米生育前期强于中后期,对土壤温度的调控作用整体上随着秸秆量的增加而增强,随土层深度的加深而减弱,对生育前期0 cm处土壤温度影响最大,而中后期为5cm处影响最大。LG1和LG2对土壤温度的调控作用同对照差异不显著,其他处理较对照差异显著。全生育期4种覆盖量较CK平均降低0.55℃、1.85℃、2.72℃和3.12℃。(2)对夏玉米生育期土壤水分的研究发现,全生育期各覆盖水平较对照平均耗水多0.56 mm、7.47 mm、8.87 mm和12.65 mm,秸秆覆盖的减蒸做作用主要表现在营养生长阶段,各覆盖量平均较对照少4.19 mm、7.44 mm、16.41 mm和17.73 mm,对蒸腾的促进作用主要表现在生殖生长阶段,各覆盖量平均较对照多5.37 mm、17.89 mm、26.43mm和31.52 mm。覆盖对土壤0~50 cm处土壤水分状况影响较大,深度越大,影响越小。(3)对夏玉米生育期土壤硝态氮的研究发现,覆盖处理0~80 cm硝态氮占比较对照减少,平均降低5.09%~17.91%;80~160 cm比重随覆盖量增加而逐渐增加,平均高3.67%~20.55%;160~200 cm土层硝态氮占比差异最小,为12.22%~12.64%,该层覆盖处理较对照差异均显著(P<0.05)。土壤硝态氮含量随土层深度整体上呈现“>”型变化,各处理0~40 cm变化较为平缓(12.62~17.56 mg/kg),覆盖处理在该层硝态氮含量略低于对照,40~140 cm变化幅度较大(13.21~28.24 mg/kg),覆盖量大于7500kg/hm2时,较对照差异显著(P<0.05),140~200 cm变化幅度较小(9.82~16.38 mg/kg)。由于淋洗作用,覆盖条件硝态氮峰值较对照降低10~50 cm,覆盖量越大,峰值位置越低。(4)对夏玉米生育期植株生长发育的研究发现,覆盖处理能显著影响生育期玉米株高、叶面积和干物质量,同对照相比,苗期均有所降低;覆盖处理在灌浆期株高达到最大,平均较CK增加7.5%~14.3%,在抽雄期叶面积指数达到峰值,平均较CK增加5.6%~30.0%,干物质量在灌浆期差异最大,平均较CK增加15.4%~49.6%,覆盖量大于7500 kg/hm~2时覆盖处理对玉米干物质累积的促进作用不再明显,光合作用均表现为覆盖量越大,光合作用越强。成熟期覆盖条件下总根长较对照增加38.99%~152.63%,根表面积增加33.52%~100.70%,覆盖条件下根系呈现浅层分布,在0~100 cm土层内,根长所占比重随土层深度增加而降低。各处理0~20 cm土层内根长占比达41.98%~47.99%,覆盖处理根长比重均与对照差异显著(P<0.05),土层深度大于40 cm时,根长所占比重随覆盖量增加而逐渐减小。(5)对夏玉米生育期产量及构成要素的研究发现,覆盖处理果穗长较对照增加1.98%~17.01%,果穗粗增加3.05%~11.87%,穗行数增加6.75%~26.06%,百粒重增加3.78%~21.27%,覆盖下产量较对照增加5.49%~27.17%,除LG1外,其余各处理产量较对照差异显著(P<0.05);水分利用效率较对照增加5.61%~21.23%,各处理相比对照差异显著(P<0.05)。综合比较,推荐在关中半干旱地区进行秸秆覆盖种植技术,且以二元覆盖7500 kg/hm~2(MG3)为宜,既实现节水增产,又提高秸秆利用效率。