风沙半干旱区是我国典型的旱作农业类型区之一,地膜覆盖技术作为重要的农业技术措施由于其保温增墒特性而在该区域广泛应用。但是,随着气候不断变化,该区域存在的水资源不足、降水量年际间分布不均等问题愈发严重,导致传统作物生育期覆膜水分难以满足作物生长发育需求。为了更好利用休闲期保蓄的水分,秋覆膜技术得已推广应用。该技术在秋季收获后,进行整地覆膜,通过减少休闲期农田土壤水分的无效损失,实现农田水资源的跨季调控。但是,多年使用该技术,是否会影响水分的可持续利用,至今尚无定论;而另一方面,受机械化操作影响,秋覆膜技术的基肥施用时间为秋季覆膜时,地膜覆盖在改善土壤的水热条件的同时,势必影响了氮素的转化和利用。因此,本研究主要针对旱地秋覆膜技术水分持续利用和氮素吸收利用不明确的问题,在东北风沙半干旱区,以春玉米为指示作物,设置秋覆膜(AM)、春覆膜(SM)和不覆膜(NM)三个处理,探寻旱地玉米秋覆膜水分、氮素转运与利用机制,通过4年的定位试验研究,得出如下结果:1、旱地秋覆膜可以显著的促进玉米生长,增加叶面积和干物质积累,提高玉米的籽粒产量和生物产量。4年的试验数据显示,相对于传统春季覆膜和不覆膜,秋覆膜处理的玉米籽粒产量平均可增加26.3%和60%,并且秋覆膜技术相对于春覆膜技术始终保持着较高且稳定的收获指数。2、在春玉米生育前期,两个地膜覆盖处理的日均表层土壤温度比不覆膜提高2.9℃,在冠层完全覆盖后(播种后55~61天),各处理表层土壤温度差异不显著;在玉米播种期,秋覆膜处理在0~100 cm土层比其他两个处理平均多储存水41.9 mm,在玉米收获时,各处理之间差异不显著,秋覆膜处理在玉米生育期可以多消耗38.7mm的土壤水分,促进了水分的可持续利用,而且在降雨量分布不均,旱灾发生时段不同的年份,会显著增加玉米的水分利用效率。3、地膜覆盖减少了氨气挥发造成的氮素损失,增加了土壤中无机氮的含量;相关性分析表明玉米生育前期积温的增加和蒸发的减少与土壤有机氮的矿化量具有显著的正相关性,玉米生育后期的蒸腾作用又与氮素吸收量具有显著的正相关性,验证了秋覆膜处理在保持良好的水温条件的同时,增加了玉米生育期土壤氮素矿化积累量,促进了玉米对于氮素的吸收;在玉米收获时,土壤剖面0~100 cm土层,秋覆膜处理无机氮的残留量显著低于春覆膜处理,但高于不覆膜处理。4、两个地膜覆盖处理明显减少了肥料氮素损失,增加了肥料氮素残留,同时也提高了总肥料氮素利用效率,而秋覆膜处理还提高了对土壤氮素的利用;在肥料施入第一年,秋覆膜氮素吸收总量增加主要体现在对土壤氮素吸收量的增加上,同时在第二年也增加了对于残留肥料氮素的利用;两个生长季植株玉米吸收肥料氮素占总施肥量的比例秋覆膜为51.9%,春覆膜为44.0%,不覆膜为34.3%。综上,初步明确在本区域不同年型下,连年使用秋覆膜技术,在玉米生育期可以始终利用休闲期所保存下来的水分,保证了水分利用的可持续性,促进了玉米的稳产,提高了水分利用效率,而良好的水分温度条件也促进了有机氮的矿化,增加了玉米对土壤氮素吸收,提高了氮素有效性,但在本区域传统氮肥施用量前提下,秋覆膜在减少氮肥损失和提高了氮肥利用效率的同时,也导致肥料氮素过多的残留,存在氮素淋溶的风险。