土壤水分和温度是限制宁夏南部旱作区作物生产力的重要因素。如何高效利用有限降水,提高马铃薯生育期水温肥的匹配度,是实现该地区农业节水高产高效的关键。沟垄集雨覆盖模式作为一种高效节水栽培技术已在宁南旱区广泛应用。本研究采用随机区组试验,于2021年海原县树台乡大嘴村马铃薯特色产业示范基地开展大田试验,设置垄作（马铃薯种于垄上）和沟作（马铃薯种于沟内）两种沟垄种植模式,其中垄作种植为沟不覆盖,垄上分别覆盖普通塑料白膜（LD）、生物可降解膜（LS）、PPC可降解渗水地膜（LP）、秸秆纤维地膜（LM）、普通塑料黑膜（LH）和不覆盖（LB）6个处理;沟作种植为垄上覆盖普通塑料白膜,沟内分别覆盖普通塑料白膜（GD）、生物可降解膜（GS）、PPC可降解渗水地膜（GP）、秸秆纤维地膜（GM）和不覆盖（GB）5个处理,以传统平作不覆盖为对照（CK）,探究不同沟垄集雨覆盖模式对马铃薯生育期间土壤水温、养分、酶活性、微生物特征及马铃薯生长和产量的影响。主要研究结果如下:1.垄作和沟作均可提高马铃薯各生育时期0-100 cm层土壤蓄水量。与CK相比,垄作下LS和LH处理土壤蓄水量表现最佳,沟作下GS和GM处理最高。马铃薯播后120 d,垄作下LS和LM处理日间温度最适宜马铃薯块茎形成（17-19℃）,而沟作下GS、GP和GM处理最适宜。垄作下LD处理15 cm层夜间土壤温度表现出显著保温效应,较CK平均提高2.0℃,沟作下GD处理较CK平均增温1.4℃。2.垄作LS处理0-60 cm层土壤全氮、全磷和全钾表现最佳,沟作GS处理全氮最高、GP和GM处理全磷最高、GD处理全钾最高。垄作模式LS、LM和LH处理0-60 cm层土壤速效磷和速效钾表现较高,沟作GM、GD和GS处理最高。0-60 cm层土壤硝态氮和铵态氮以垄作LS、LM和LH处理最高,沟作GD和GM处理最高。3.垄作和沟作均可提高0-60 cm层土壤脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性。垄作LD、LH、LS和LP处理酶活性均较CK提高,沟作下GS、GM和GD处理酶活性最高。垄作和沟作0-40 cm层土壤微生物数量均与对照相比存在明显差异。垄作和沟作均较CK提高土壤微生物量碳和氮,垄作LM、LS和LD处理显著提高,沟作GM和GS处理提高最显著。4.垄作和沟作均可提高马铃薯株高和叶面积指数。垄作LS和LH处理株高分别较CK显著提高23.7%和30.8%,沟作GS和GM处理分别较CK显著提高15.6%和14.7%。垄作LD和LM处理叶面积指数分别较CK显著提高32.2%和23.5%,沟作GM处理显著提高32.3%。垄作和沟作各处理马铃薯茎粗差异不显著,净光合速率和蒸腾速率均高于CK,从而利于马铃薯干物质累积的提高。5.垄作LS和LH处理马铃薯产量分别较CK显著提高90.3%和68.9%,沟作GM和GS处理分别较CK显著提高94.3%和90.5%。LS和GM处理水分利用效率表现最为显著,分别较CK显著提高95.7%和95.6%。6.PPC可降解渗水地膜进入降解诱导期最早（覆膜60 d）,秸秆纤维地膜在土壤中降解程度最高（降解率达63.5%）。垄作LS和沟作GM处理经济效益最高,但GM处理地膜费用投入成本高于LS处理,因其产投比低于LS处理。沟垄集雨覆盖模式下土壤水温、养分及土壤酶活性间呈极显著正相关,土壤微生物（除放线菌数量）均与土壤酶活性呈极显著正相关。土壤各指标主成分分析发现,沟作下垄覆普通塑料白膜沟覆生物可降解膜和垄覆普通塑料白膜沟覆秸秆纤维地膜处理土壤肥力表现较好,垄作下垄覆生物可降解膜沟不覆盖处理土壤肥力表现最好。因此,在宁夏南部旱作区建议采用沟垄二元覆盖模式更有利于马铃薯生长和产量提高,但在考虑成本投入的情况下垄覆生物可降解膜沟不覆盖模式可实现马铃薯高产。