在冬、春季节性干旱频发的陕西杨凌半湿润区，为探明不同沟垄模式下，集雨结合少量灌溉对作物生长、水分利用和产量等的影响机理，以期为关中灌区农田集雨节灌技术模式的优化与完善提供理论基础和实践依据，于2015-2017年，在陕西杨凌西北农林科技大学试验站进行大田试验。试验设置两种不同种植模式，包括传统平作种植（F）和集雨种植（R），其中不同种植模式下分别灌水0 mm、37.5 mm、75 mm和150 mm，共8个处理。试验主要结果如下：　　1. 集雨种植（R）较传统平作种植（F）能显著提高冬小麦灌浆速率，且随着灌水量的增加，其强、弱势粒达到最大灌浆速率的时间延迟，其中强势粒大于弱势粒，两年强、弱势粒均为F150>R75>R150>F75。传统畦灌F75、F150和集雨种植R75、R150间差异不显著（P＜0.05）。传统畦灌150 mm、集雨种植结合补灌75 mm和150 mm能够延长冬小麦快增期灌浆时间，提高平均灌浆速率。　　2. 随着生育进程的推进，各处理冬小麦叶面积指数（LAI）均呈先增加后下降趋势，且在开花期达到最大。两种种植模式下，各处理叶面积指数均随着灌水量的增加而增加，其中两年试验中，集雨补灌75 mm较传统畦灌150mm分别降低/增加2.1%/1.2%。较集雨补灌150 mm分别增加1.5%、3.7%，且各处理间差异不显著（P＞0.05）。　　3. 两年试验中，两种种植模式下，随着灌水量的增加灌浆前、中和后期各处理冬小麦净光合速率均下降，下降速度均为不灌水最快，灌水量150mm的最慢。其中传统畦灌（F）下降速度大于集雨补灌（R）。仅传统畦灌150mm和集雨补灌75 mm、150 mm间差异不显著（P＞0.05），其他各处理间差异显著（P＜0.05）。其中2015-2016年，集雨补灌150 mm分别较传统畦灌150 mm高11.9%，较集雨补灌75 mm高4.17。2016-2017年，集雨补灌150 mm较传统畦灌150 mm高15.5%，较集雨补灌75 mm高11.3%。　　4. 在冬小麦灌浆生育时期，冬小麦叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和叶绿素生长趋势基本一致，均随着灌浆进程的进行而下降。两种种植模式下，传统平作种植（F）和集雨种植（R）其叶绿素含量增加均随着灌水量的增加，且集雨种植较传统畦灌显著（P＜0.05）增加冬小麦的光合色素，延缓了叶绿素的降解时间，有助于提高冬小麦光合速率。　　5. 不同种植模式下的冬小麦籽粒产量均与灌水量呈二次抛物线形势。两年试验中，传统畦灌模式下，补灌150mm产量显著（P＜0.05）高于其0 mm、37.5 mm、75 mm。集雨种植模式下，补灌75 mm和150mm产量显著（P＜0.05）高于其0 mm和37.5 mm。传统畦灌150 mm和集雨补灌75 mm、150 mm间差异不显著（P＜0.05）。其中2015-2016年，传统畦灌150 mm产量较集雨补灌75 mm和150 mm分别高2.3%和3.7%。2016-2017年，集雨补灌75 mm较传统畦灌150 mm高2.1%，较集雨补灌150 mm高0.2%。传统畦灌（F）提高了冬小麦的公顷穗数，集雨种植（R）提高了冬小麦的穗粒数和千粒重。　　6. 集雨种植较传统畦灌显著提高冬小麦的水分利用效率（WUE）、灌水利用效率（IUE）。2015-2016年，集雨补灌75 mm较传统畦灌150 mm在灌水量减少70%的情况下，其WUE和IUE分别增加21.7%、95.6%。较集雨补灌150 mm在灌水量减少50%的情况下，其WUE和IUE分别增加24.3%、102.6%。较传统畦灌75 mm在灌水量减少40%的情况下，其WUE和IUE分别增加19.8%、16.2%。2016-2017年，集雨补灌75 mm较传统畦灌150 mm在灌水量减少70%的情况下，其WUE和IUE分别显著（P＜0.05）增加32.3%、104.2%。较集雨补灌150 mm在灌水量减少50%的情况下，其WUE和IUE分别显著（P＜0.05）增加27.6%、100.2%。较传统畦灌75 mm在灌水量减少40%的情况下显著（P＜0.05）增加12.4%、8.8%。且集雨补灌75 mm耗水量显著低于其他各处理。　　集雨种植结合能够延长冬小麦的灌浆时间，并提高灌浆速率。与传统种植相比，集雨种植能提高旗叶叶面积指数、提高净光合速率并延长光合色素，从而提高产量。并且集雨种植结合补灌75 mm相较于传统种植结合补灌150 mm，在节水70%的情况下显著提高作物产量和水分利用效率。