针对西北干旱绿洲灌区麦后休闲期长、蒸发量大和春季干旱问题突出的现状,研究了绿肥不同还田方式对玉米水分利用效率及其关键因子的影响,以期为构建适合地区农业发展的水资源高效利用技术提供理论依据。依托长期定位试验,研究了绿肥全量翻压（TG）,绿肥地表覆盖免耕（NTG）,绿肥地上部移除根茬翻压（T）,绿肥地上部移除免耕（NT）和裸地翻耕休闲（CT）5个处理对玉米水分利用效率及其关键因子的影响。主要研究结果如下:（1）绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理可有效降低玉米耗水量、棵间蒸发量和蒸散比,促进玉米干物质积累,提高穗部干物质分配比率及籽粒产量,进而提高玉米水分利用效率;绿肥地上部移除根茬翻压和绿肥地上部移除免耕处理可有效提高玉米成熟期穗部干物质分配比率及籽粒产量。与裸地翻耕休闲处理相比,绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理的全生育期总耗水量分别降低7.5%和4.2%,全生育期平均棵间蒸发量分别降低12.4%和10.0%,全生育期总蒸散比分别降低5.3%和6.1%,成熟期干物质积累量分别提高27.4%和23.7%,穗部干物质分配比率分别提高11.6%和8.5%,籽粒产量分别提高34.3%与32.1%,水分利用效率分别提高39.2%和34.8%;绿肥地上部移除根茬翻压和绿肥地上部移除免耕处理成熟期穗部干物质分配比率分别提高6.7%和2.1%,籽粒产量分别提高19.0%和19.5%。（2）绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理可有效提高土壤含水量、玉米光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶片水分利用效率、叶面积指数、叶日积、叶水势,促进玉米根系生长发育,降低土壤温度和玉米冠层温度;绿肥地上部移除根茬翻压和绿肥地上部移除免耕处理有利于土壤含水量、玉米根表面积、光合速率、叶面积指数的提高和土壤温度、冠层温度的降低。与裸地翻耕休闲处理相比,绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理0-110 cm土层平均土壤含水量分别提高15.9%和12.3%,0-25 cm土层平均土壤温度分别降低10.9%和9.4%,各生育期平均根长分别提高41.1%和37.6%,根表面积分别提高39.0%和35.8%,平均光合速率分别提高32.7%和27.6%,蒸腾速率分别提高21.7%和19.2%、气孔导度分别提高60.8%和52.9%,叶片水分利用效率分别提高13.1%和9.0%,叶面积指数分别提高16.5%和14.0%,叶日积分别提高16.4%和13.8%,叶水势分别提高24.3%和26.9%,冠层温度分别降低7.6%和7.2%;绿肥地上部移除根茬翻压和绿肥地上部移除免耕处理0-110 cm土层平均土壤含水量分别提高9.1%和5.1%,0-25 cm土层平均土壤温度分别降低4.9%和8.4%,各生育期平均根表面积分别提高7.4%和7.2%,平均光合速率分别提高18.8%和11.7%,叶面积指数分别提高7.6%和6.3%,冠层温度分别降低3.8%和2.3%。（3）绿肥不同还田方式下,土壤温度、玉米冠层温度与水分利用效率呈负相关关系,土壤含水量、玉米根长、根表面积、根体积、根干重、光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶面积指数、叶日积、叶片水势与水分利用效率均呈正相关关系。其中玉米光合速率、蒸腾速率、根长和根表面积为主要影响因子,光合速率和蒸腾速率对水分利用效率的影响主要体现在间接作用上,且主要通过叶日积实现对水分利用效率的调控。根表面积对玉米水分利用效率的影响主要体现在直接作用上,而根长对水分利用效率的影响主要体现在间接作用上,且主要通过根表面积实现对水分利用效率的调控。综上所述,绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理可明显改善玉米水分利用效率关键因子,提高玉米产量和水分利用效率,其中绿肥地表覆盖免耕处理效果突出,可作为干旱绿洲灌区实现玉米高产、稳产、水分高效利用的理想栽培措施。