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【目的】西瓜是黄土高原旱地的主要经济作物之一,近年来种植面积逐年扩大。但该区域降水总量不足且时空分布不均,西瓜生产中常遭受前期干旱和后期涝害而导致减产。本研究针对黄土高原旱作区水资源缺乏的现状,采用垄沟种植,改变栽培方式和覆膜方式,探索适宜西瓜生长的集雨高产栽培模式,实现有效汇集天然降水,以改善土壤水热效应,提高西瓜产量。【方法】2011—2013在甘肃省庆阳市宁县太昌乡开展试验,研究不同覆膜栽培方式对旱地土壤水分、土壤温度和西瓜产量的影响。试验设全覆膜垄上播种(RM)、全覆膜垄上沟播(GM)、全覆膜沟播(TG)、半覆膜垄上沟播(GH)和半覆膜垄上播种(RH)5个处理,采用随机区组排列,以RH为对照,3次重复。起垄后垄宽100 cm,沟宽30 cm。垄上沟播处理中,集水沟宽20 cm,深10 cm。采用Stow Away Tidbit Temp Logger测定5、10和15 cm土层土壤温度,烘干法测定0—100 cm土层土壤含水量。种植密度为7 692株/hm2。【结果】土壤含水量的变化受集雨作用和西瓜生长影响。在幼苗期,TG、GM和GH处理0—10 cm土壤含水量分别较RH提高41.41%、37.82和32.69%。伸蔓期TG、RM和GH处理0—40 cm土层土壤含水量分别较RH提高13.91%、10.61%和6.75%,结果期GM和GH处理0—40 cm土壤含水量分别较RH提高8.50%和5.49%。成熟期GM、GH、TG和RM处理0—40 cm土壤含水量分别较RH提高10.51%、10.33%、4.98%和3.66%,土壤储水量由高到低依次为GH>GM>TG>RM>RH。不同处理的温度日变化呈"S"型负正弦曲线,随土壤深度的增加,曲线的振幅减小,相位后移,周期增长。日均温度从大到小依次为RM>RH>GM>TG>GH。土层每加深5 cm,各处理温度日变化曲线相位依次推移1 h。垄上温度均高于垄沟,垄上土壤温度以处理RM最高。不同栽培方式的保温效果从大到小依次为GM>TG>GH>RH>RM。GM处理连续两年产量最高,平均较RH提高10.34%,GH处理3年平均产量较RH提高7.66%,增产幅度依次为GM>GH>RM>TG。GM和GH能够有效富集降雨,增产作用显著。【结论】3年的试验验证了不同覆膜栽培的集雨效果、土壤增温效果和西瓜增产效果,全膜和半膜覆盖垄上沟播模式能够起到集雨增温保墒的作用,可提高西瓜产量。其推广应用可有效提高该区降水资源的高效利用,实现西瓜稳产高产,可作为黄土高原旱地西瓜生产的高效栽培新模式。