马铃薯是世界上第四大粮食作物,其适宜的生长环境不仅包括稳定且较高的土壤水分,还需要良好的土壤通气和适宜的土壤温度。西北旱区作为中国马铃薯主产区,降雨少、蒸发大,水资源短缺是制约当地马铃薯生产的关键因素。因此,通过调控土壤水分来调节土壤温度和通气性,实现马铃薯节水、优质、高产具有重要的科学价值和现实意义。本文以滴灌马铃薯为研究对象,通过2014和2015两年的田间试验研究了不同湿润比和不同覆膜方式下田间土壤水、热、气时空变化特征及其对马铃薯生长、产量、耗水和品质的影响,通过盆栽试验和裸土试验研究了不同紧实度条件下土壤水、气之间的相关关系及其对马铃薯生长的影响。主要研究成果如下:(1)膜下滴灌条件下,湿润比为55%的处理根区土壤温度在生长中期最低,为15.3～18.4 ℃,有利于块茎生长。灌水后2h,土壤CO2含量均有不同程度的增加,O2和水汽含量有不同程度的减小,且水汽含量的减幅随湿润比的增大而减小。马铃薯耗水量和地上部分生物量累积均随湿润比的增大而增大。不同湿润比处理对地上部分干物质含量和地下块茎生物量累积的影响都不显著。湿润比为55%的处理产量和水分利用效率(WUE)均高于其它处理。(2)覆膜在马铃薯生长前期增温效应明显,根区平均温度比不覆膜处理高1.6～5.4 ℃。中期,黑色薄膜处理的根区土壤温度分别比白色透明薄膜和不覆膜处理低2.4 ℃和0.8 ℃,有利于块茎形成和膨大。覆膜降低了土壤通气性,但黑色薄膜处理降幅小,不影响马铃薯生长。灌水后2 h,覆膜处理土壤水汽含量减小,不覆膜处理水汽含量增加。覆膜处理的马铃薯株高和生物量累积均高于不覆膜处理,LAI是不覆膜处理的2～3倍。黑色薄膜处理的块茎生物量累积最大,WUE最大。(3)土壤紧实度过大会降低土壤通气性,不仅导致马铃薯减产,还提高了块茎畸形度、降低了块茎中维生素C的含量。(4)裸土、盆栽和大田砂壤土条件下,土壤水分和通气性指标之间表现出相同的规律:土壤含水孔隙率(WFPS)与土壤O2含量呈负相关关系,与土壤CO2含量呈正相关关系;土壤O2与CO2含量呈负相关关系。收获期马铃薯产量、WUE和各项品质指标与全生育期内WFPS、土壤气体中(CO2和O2含量的日均值都没有表现出显著的相关性。(5)黑色塑料薄膜覆盖,膜下滴灌土壤湿润比为55%的处理前期可以提高土壤温度,中期可以在保证土壤通气的同时降低土壤温度,对马铃薯增产效果显著,可以推荐为中国西北地区马铃薯节水高产种植的最优灌溉管理方法。