渭北旱塬降水分布与春玉米需水关键期严重不符,水分为限制该区农业发展的主要因素。该区玉米实行一年一熟制,春玉米收获后有7个月的休闲期。因此,如何储存休闲期的降雨为玉米生长所用成为了研究关注的重点。同时,如何运用更加高效的综合栽培措施,实现土壤蓄水和作物用水相结合,提高春玉米对光、热、水、肥资源的有效利用,是获得较高的产量及经济效益的重要途径之一。因此,本研究于2018-2019年在渭北旱塬合阳县实施耕作、施氮、密度三因素定位试验,试验共设计三种耕作方式(翻耕、免耕、深松)三种施氮梯度(0、150、225 kg/hm~2)以及两种种植密度(52500、67500株/hm~2),分析不同处理下土壤水分动态、养分变化、春玉米生长、产量及其构成因素的变化规律,为实现旱地玉米水肥高效利用和作物增产增收提供科学依据。研究的主要结果如下:(1)免耕与深松较翻耕休闲末期土壤蓄水量分别提高8.4%、5.6%,土壤水分蒸发量分别降低10.5%、9.2%。在休闲期降水较多的2018年,免耕与深松处理无显著差异,但在降水较少的2019年,免耕处理更利于增加休闲期土壤蓄水。因此,免耕模式能够有效适应该地区气候特征,并且能够有效提高休闲期土壤蓄水量,是适宜渭北旱塬地区的休闲期保护性耕作方式。免耕与深松处理下春玉米全生育期土壤耗水量大于翻耕处理;同一耕作下,春玉米各时期耗水量随着密度的增加而增大。同时,增加施氮量可以增加玉米对0-200 cm土层土壤水分的消耗,高氮处理春玉米拔节-抽雄期0-200 cm土层土壤蓄水量降低74.9-111.1 mm。(2)与传统翻耕相比,保护性耕作可以提高0-60 cm土层土壤有机质含量,具有培肥作用。随着施氮量的增加,土壤有机质含量增加,土壤全磷、速磷、速钾含量降低,表层0-20 cm土壤全氮、硝态氮含量显著提高,但氮肥利用效率随施氮量的增加而降低,均在低氮处理下达到最高,2018年免耕低氮高密处理氮利用效率达51.7%,2019年为57.6%。(3)在深松处理下,增加施氮与密度可以优化春玉米株高、茎粗、叶片SPAD含量及冠层结构,提高春玉米生育后期光合速率,增加地上部干物质积累量。两年春玉米干物质积累量均在深松高氮高密处理下达到最高。增施氮肥还可以提高春玉米地上部吸氮量,促进植株氮素向籽粒转运。(4)增加密度显著提高了旱地春玉米单位面积穗数,施氮提高穗粒数与百粒重,耕作、施氮、密度三因素互作对春玉米水分利用效率影响显著。最终在深松高氮高密(STH2)处理下获得较高的籽粒产量及收获指数。但由于深松处理前期投入较高,最终经济效益则是在免耕高氮高密处理下最高。综上所述,在渭北旱塬半湿润易旱区,深松耕配施150-225 kg/hm~2施氮量与67500株/hm~2种植密度,不仅可以提高春玉米水分利用效率,还可获得较高的玉米产量效益;免耕配施225 kg/hm~2施氮量与67500株/hm~2种植密度,可获得较高的经济效益。