冀西北寒旱区为华北马铃薯的主产区,该地区气候冷凉,无霜期短,适宜马铃薯的生长。但区域农业生产条件差,降水较少,春季干旱多风高额蒸发、夏秋降水极不稳定,导致作物出苗保苗难,产量水平低,水分是该区域限制马铃薯生产的主要因素。华北是全国缺水最严重的地区之一,为保护地下水资源,必需减少农业灌溉用水,而只在马铃薯生长的关键期限量补水。探究区域马铃薯田土壤水分时空运动特征以及不同供水情景下的马铃薯耗水效果,是采取和创新农艺措施保蓄农田土壤水分,提高马铃薯水分利用效率的关键。本研究于2018～2019年在河北农业大学张北实验站进行,选用露地滴灌和膜下滴灌两种灌溉方式,以露地旱作栽培方式为对照,设置覆膜旱作、膜下滴灌补22.5mm、膜下滴灌补45mm、露地滴灌补45mm、露地滴灌补67.5(57.5mm)五个处理,通过比较不同处理间农田土壤水热动态变化,以及马铃薯生长动态、产量、水分利用效果等,明确不同处理间土壤水分时空变化特征和利用效果,为半干旱区马铃薯田水分高效利用技术的改进提供理论依据。本研究主要结果如下:1.马铃薯田主要供水层为0～80cm,块茎形成至膨大期为补水关键期覆膜旱作和补水处理与露地旱作对照的耗水量差异不显著,其土壤贮水变幅较露地旱作小。草甸栗钙土马铃薯田的主要供水层受降水年型影响,2018年0～40cm 土层是主要供水层,2019年0～80cm是主要供水层。2018年覆膜处理的耗水高峰在块茎形成期,露地处理的耗水高峰在块茎膨大期,2019年各处理的耗水高峰均在块茎形成期。块茎形成期为补水关键期。2.覆膜可提高农田土壤温度,补水降低农田土壤温度覆膜能明显提高生育前期、后期马铃薯田的土壤温度,对马铃薯生育中期影响较小;与露地旱作相比,覆膜可使农田土壤温度提高-0.12℃～3.14℃;露地补水后土壤温度较旱作降低0.01～4.20℃;膜下滴灌处理补水后与覆膜的土壤日均温无差异。3.覆膜和补水对马铃薯生长有明显的促进作用覆膜旱作能明显地增加马铃薯整个生育期的叶面积指数,促进苗期的株高增长。覆膜旱作的叶面积指数较露地旱作提高1.13%～75.16%;株高在出苗期较露地旱作提高6.17%～35.43%,在块茎形成期以后,覆膜的株高始终低于露地旱作处理。补水明显增加马铃薯的株高、主茎粗、叶面积指数。2018年各处理补水后株高、主茎粗、叶面积指数较旱作分别增加0.18%～24.34%、-8.33%～19.28%、5.69%～128.05%。2019年前期降水较多,补水对植株生长无明显作用,株高、主茎粗和叶面积指数较旱作分别提高-3.60%～27.58%、-6.82%～21.23%和-14.64%～173.45%。4.覆膜和补水可提高马铃薯产量和大薯率覆膜旱作较露地旱作增产13.71%～76.44%;露地补水和膜下补水较露地旱作增产38.07%～90.39%和28.34%～123.47%。覆膜和补水能增加马铃薯的大薯率,对商品薯的影响不明显,2018年覆膜旱作大薯率较露地旱作提高106.25%,露地补水和膜下补水大薯率较露地旱作增加138.02%～194.86%和186.60%～191.23%。2019年露地补水大薯率较露地旱作极显著增加7.45%～9.63%。若马铃薯块茎形成阶段遭遇干旱,覆膜和补水措施增产效果显著,若块茎形成期降水充沛,覆膜和补水措施增产幅度较小。5.覆膜和补水显著提高马铃薯水分利用效率覆膜旱作马铃薯的水分利用效率、降水生产效率较露地旱作极显著提高,分别达22.17%～83.33%、13.71%～76.46%。露地补水和膜下补水的水分利用效率较露地旱作提高27.73%～80.61%和27.97%～122.51%。补水处理之间的灌水利用率相比较,随着补水量的增加,灌水利用效率逐渐降低。4个处理的灌溉效益相比,膜下滴灌补22.5mm处理最高,膜下滴灌补45mm处理最低。综上所述,冀西北寒旱区草甸栗钙土马铃薯田的供水层受降水年型影响,主要为0～80cm 土层;覆膜马铃薯补水关键期为块茎形成期,露地马铃薯补水关键期为块茎膨大期。覆膜和补水均能提高马铃薯的产量和水分利用效率,覆膜能提高马铃薯的降水生产效率;马铃薯的灌水利用效率随补水量的增加呈下降趋势。4个补水处理相比,膜下滴灌补22.5mm产量和水分利用效率最高,灌溉效益最高。在马铃薯块茎形成期,膜下补水22.5mm可成为冀西北寒旱区马铃薯田限量补水的最优补灌方案。