本文针对内蒙古阴山北麓旱作区水资源贫乏、气候干旱冷凉、粮食低产不稳和抗旱减灾能力差等突出问题,采用人工模拟降雨与田间小区试验相结合的方法,以近年来播种面积逐年扩大的向日葵为研究材料,分两个年度在阴山北麓典型旗县武川县对全覆膜双垄沟(QLD)、传统半覆膜(BLD)和平作不覆膜(CKD)等不同种植方式的集雨增温效应、光合呼吸性能及产量形成关系进行了研究,总结分析了垄沟种植技术的增温保墒、集纳降水、通风透光、增产增收等作用机理,初步结果如下：1.不同模拟降雨量下0～10cm土层处理的土壤含水率随着时间的推移均呈现降低趋势,且QLM处理的土壤含水率大于其他两个处理,含水率降低速度小于其他两个处理,不同处理与降雨天数的土壤含水率均呈现QLM>BLM>CKM的变化趋势,认为在浅层土壤中全覆膜双垄沟种植可以有效延缓水分蒸发,起到良好的保水作用；模拟降雨条件下全覆膜双垄沟种植方式0～50cm土层平均土壤含水率为13.7%、传统半覆膜为11.6%、平作不覆膜为9.3%,全覆膜双垄沟处理较平作不覆膜处理平均含水率增加4.4%；全覆膜双垄沟处理的土壤贮水量较平作不覆膜处理增加39%、蓄墒增加值增加42%、产流效率增加75%；不同降雨量下的贮水量、蓄墒增加值和产流效率的变化规律均表现为QLD>BLD>CKD。田间试验条件下,全覆膜双垄沟种植方式的年均土壤含水率为13.7%,较平作不覆膜处理增加46%,贮水量增加51%,在小雨、中雨和大雨时分别能增加1.6～2.3倍、0.6～0.8倍和0.1～0.3倍的产流效果,且与模拟降雨试验各项指标动态变化规律趋势一致。2.全覆膜双垄沟种植方式植株间距地表5cm、15cm、25cm土层与行间距地表5cm、15cm土层的年平均土壤温度分别比平作不覆膜处理增加1.32℃～3.79℃与1.07℃～3.48℃,全生育期5、15、25cm的两年平均土壤积温为2178.86℃,平作不覆膜处理为2004.07℃,全覆膜双垄沟种植方式的年平均土壤积温较平作不覆膜处理增加174.79℃。3.全覆膜双垄沟种植方式各生育时期植株生长年平均指标皆优于传统半覆膜处理与平作不覆膜处理；全覆膜双垄沟种植方式保苗率可以达到97%左右,较平作不覆膜保苗率增加12个百分点,而且由于进行了全覆盖可以有效抑制杂草生长。全覆膜双垄沟种植方式较平作不覆膜处理提前2～4天出苗、开花期较平作不覆膜处理提前2-3天,开花时间延长三天。4.全覆膜双垄沟、传统半覆膜和平作不覆膜三处理的年均净光合速率分别为28.50、22.82和21.16 μmolCO2m-2s-1,全覆膜双垄沟种植方式的净光合速率较平作不覆膜处理增加29.4%,三个处理的年均株间呼吸速率分别为7.65、7.07、2.28 μmolCO2M-2s-1,全覆膜双垄沟种植方式的年均土壤呼吸速率是平作不覆膜处理的3.35倍。5.全覆膜双垄沟种植方式收获时株高较平作不覆膜增加27.82%、叶面积增加30.73%、干物质重增加126.67%；全覆膜双垄沟种植方式在收获时年均茎粗、花盘直径、千粒重、小区平均产量皆为最优；全覆膜双垄沟种植方式的年均空秕率平均为11.07%,传统半覆膜、平作不覆膜处理的年均空秕率分别为21.60%和33.82%,全覆膜双垄沟种植方式能有效降低向日葵籽粒空秕率,进一步增加作物产量；全覆膜双垄沟种植方式的年均水分利用效率为1.10kg/(666.7m2.mm),较平作不覆膜增加0.25kg/(666.7m2.mm)；全覆膜双垄沟种植方式平均产量为277.71kg/667m2,与传统半覆膜和平作不覆膜处理对比增产率分别为29.1%和45.95%。