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针对阴山北麓地区干旱缺水且水资源生产效率较低,产量低而不稳等生产问题,本文以食用向日葵(Helianthus annuus L.)为研究对象,采用生产调研、田间小区试验与室内测试分析相结合的方法,于2016~2017年在内蒙古阴山北麓典型旗县武川县通过设计全覆膜垄膜沟播、半覆膜垄膜沟播和不覆膜平作(对照)3个处理的田间小区试验,探究不同种植方式对土壤理化性状、生物学性状、生理指标及向日葵生长发育的影响,为阴山北麓地区水资源持续利用和向日葵种植业发展提供理论基础。论文主要研究结果如下:1、垄膜集雨种植具有增温保水作用且可提高水分利用效率。其土壤含水量与水分利用效率分别较不覆膜平作提高13.70%~34.53%、22.61%~29.73%。全覆膜垄沟在5cm、15cm、25cm处的土壤积温分别较不覆膜平作增加了192.62℃、100.04℃、76.23℃。2、垄膜集雨种植可减小土壤的紧实度、容重,向日葵全生育时期,全覆膜垄沟土壤容重较不覆膜平作降低了11.64%~11.76%,土壤紧实度降低了35.17%~49.46%。3、覆膜可以增加土壤的有机质及速效氮、磷、钾含量。其土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾分别较不覆膜平作增加了6.33%~11.29%、15.62%~15.72%、8.23%~17.11%、11.25%~21.86%。4、垄膜集雨种植有效提高了土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性。全覆膜垄沟土壤酶活性与不覆膜平作差异显著。全覆膜垄沟较不覆膜平作土壤过氧化氢酶酶活性提高24.07%~26.38%,脲酶活性提高12.15%~15.94%,蔗糖酶活性提高7.95%~8.98%,碱性磷酸酶活性提高10.80%~15.52%。5、垄膜集雨提高了土壤微生物数量。土壤细菌、放线菌、真菌数量都以全覆膜垄沟最高。各处理3种菌类都表现为细菌数量>放线菌数量>真菌数量。全覆膜垄沟细菌、放线菌、真菌数量分别较不覆膜平作增加了38.78%、22.18%、15.97%。6、垄膜集雨增加了向日葵地上部分干物质的重量,收获时各形态指标、产量均表现为全覆膜垄沟>半覆膜垄沟>不覆膜平作。空秕率全覆膜垄沟较不覆膜平作减少39.74%~45.47%,产量较不覆膜平作增产6.41%~15.84%。