陕西关中是北方干旱、半干旱的农业区域,陕西关中地区的冬小麦-夏玉米轮作是主要的农业生产体系。冬小麦的生育期相对较长并且生育期间降水量相对较少,所以,水热资源的相对不充分成为制约其生产的关键因素。玉米需水量大,耗肥性强,水肥胁迫对其产量的影响更大,因此,在干旱半干旱区域,怎样改善土壤水肥条件是实现玉米产量增加的关键要素。为了解决关中缺水与冬小麦-夏玉米轮作高耗水量之间的矛盾,本文采用大田试验方法,2019～2020年在三原县富兴合作社,设置了垄沟覆盖、垄沟不覆盖、垄沟不还田、垄沟不覆膜不还田、平作还田、平作不还田（CK）6个试验处理,通过测算比较分析冬小麦、夏玉米主要生育期内的生长关键指标,找出最优的种植模式。得出如下主要结论:（1）5个不同种植模式对0～100cm的冬小麦～夏玉米的土壤含水量、土壤贮水量均有明显的影响,其中垄沟覆膜还田处理对土壤水分的影响最为显著。在垄沟覆盖秸秆还田处理的条件下,冬小麦和夏玉米生育初期土壤含水量分别较CK处理升高了38.4%和33.25%,在冬小麦、夏玉米生育后期,土壤含水量均显著（P＜0.05）降低,较CK处理最大降幅分别为55.26%,22.35%。（2）5个不同种植模式对0～100 cm的冬小麦～夏玉米的土壤营养水平有较大的影响,其中垄沟覆膜还田处理对土壤养分影响最为显著。在垄沟覆盖秸秆还田处理的条件下,土壤的营养水平差异最大,冬小麦和夏玉米的养分含量在作物生育初期较CK处理分别增加23.16%和28.4%,在作物生育后期分别较CK处理下降了38.64%,30.12%。（3）垄沟覆膜还田、垄沟不覆膜还田、垄沟覆膜不还田、垄沟不覆膜不还田、平作还田均能提升作物水肥利用效率。其中在垄沟覆膜秸秆还田种植模式下,冬小麦、夏玉米的水分利用效率与氮肥偏生产力显著提高（p＜0.05）,其中冬小麦水分利用效率提高了26.17%,夏玉米水分利用效率提高了23.04%。冬小麦氮肥偏生产力显著增加了26.67%,夏玉米氮肥偏生产力显著增加了66.67%。（4）垄沟覆膜还田、垄沟不覆膜还田、垄沟覆膜不还田、垄沟不覆膜不还田、平作还田均能提升作物产量。在垄沟覆膜还田处理条件下,冬小麦-夏玉米产量相对于CK处理均有显著（P＜0.05）增长。在垄沟覆膜秸秆还田处理下,冬小麦产量较CK处理增长了23.5%,夏玉米产量较CK增长了33.6%。在不同种植模式下,对比农作生长的关键要素,垄沟覆膜秸秆还田种植模式表现较好,能够有效促进冬小麦-夏玉米的生长,并最终提高其产量。综合考虑节水、增产的目的,采用垄沟覆膜秸秆还田种植方式较为合适。