在黄土高原半干旱地区,以目前主要经济作物马铃薯为研究对象,针对该地区一年中前期降水少、气温低、后期气温高的自然特点,为了提高作物产量和降水利用效率,从收集田间降水和防止生长后期温度过高这两个角度出发,将不同覆膜栽培模式和不同时期揭膜两种方式结合起来,于2009-2010年在定西进行了2个生长季的大田试验。试验一在2009年设4个处理：(1)露地平作无覆膜种植(对照,CK)；(2)垄沟无覆膜种植(简称土垄,SR：垄宽40cm、沟宽60cm,沟内种植)；(3)垄沟半膜覆盖种植(简称膜垄,MR：只覆盖垄,沟内种植,垄宽40cm、沟宽60cm)；(4)垄沟全膜覆盖种植(简称垄沟全膜,MFR：沟内种植,垄宽40cm、沟宽60cm),2010年在前4个处理的基础上增加了(5)双垄沟全膜覆盖种植沟垄侧种植(简称双垄沟全膜,DMFR:小垄宽40cm、大垄宽70cm,大垄两侧近沟处种植)。试验二在试验一的基础上,对处理(4)MFR和(5)DMFR分别进行不同时期揭膜处理,设为(1)M50；(2) M65;(3) M80/85;(4) Mw,表示在播种后分别覆膜50,65,80/85天和整个生育期,之后沟膜被揭掉。文中通过对旱地马铃薯不同覆膜栽培模式以及覆膜时期对马铃薯产量和水分利用效率的影响,分析了不同试验条件下马铃薯物候期、株高、叶面积指数、干物质积累、根冠比、土壤温湿度等的变化规律,探讨了全膜垄沟覆盖不同时期的揭膜效应,得到以下主要结论。(1)起垄覆膜(垄沟全膜MFR、双垄沟全膜DMFR)较其它栽培模式(膜垄MR、土垄SR、平地CK)收集到更多的降水,集雨效率明显提高,最高可达89.5%。2009年,膜垄MFR、MR的集雨效率分别为85.1%、82.8%,而土垄SR的集雨效率为20.2%。2010年,DMFR、MFR和MR的集雨效率分别为89.5%、88.7%、85.5%,而SR的集雨效率为23.6%。(2)在发芽出苗期间(播种后48天内),DMFR和MFR能显著降低马铃薯地的实际蒸散量ET(2009年,MFR比CK51.0mm减小45.0%；2010年,DMFR、MFR比CK53.2mm分别减小15.4、21.8%,两年差异均达到显著水平)、增加浅层土壤湿度(2009年MFR比CK181.34mm高出15.94、13.28%；2010年,DMFR、MFR比CK277.33mm分别高出21.79、17.04%,两年差异均达到显著水平)、日平均地温增加(2009年MFR高2.48℃C,2010年DMFR、MFR高3.49、3.19℃C,两年差异均达到显著水平)。随着植物冠层的长大,温度差异逐渐减小(2009年,生长中期MFR比CK高1.38℃C,后期高0.82℃℃；2010年,DMFR、MFR中期高0.73、0.24℃C；后期高0.57、0.13℃C,差异显著,但DMFR和MFR之间的差异不显著)。MR和SR对增加浅层土壤温湿度的表现不明显,没有达到显著水平。(3) DMFR和MFR浅层土壤温湿度的增加使得马铃薯出苗提前(2009年,MFR的出苗时间比CK46.0天提前11.7天,2010年DMFR、MFR比比CK32.7天分别提前8.2、8.1天),出苗率高达98.7%(2009年,MFR比CK85.0%增加14.4%；2010年,DMFR、 MFR比CK90.3%增加9.6、9.3%,两年差异均达到显著水平),出苗-收获的持续期延长4.0-12.9天(2009年,MFR比CK104.3天延长了4.0天；2010年,DMFR、MFR比CK122.3天延长了12.9、12.1天,其中主要表现在块茎形成期的延长,2009年,MFR比CK25.7天延长了2.3天；2010年,DMFR、MFR比CK25.7天延长了4.1、3.3天,两年差异均达到显著水平,但DMFR和MFR之间的差异不显著),有助于出苗后的营养生长和后期的生殖生长。(4)起垄覆膜显著增加了植株高度、LAI,使得冠层光合叶面积增大,同化更多的碳水化合物并向地下运输和转移,叶片、匍匐茎、根等器官的干物重也显著增加。同时出苗到收获期的延长,使得块茎膨大在更长的时间内进行。成熟收获时,DMFR、MFR的根冠比(地下部分(包括块茎)与地上部分的比值)比CK0.98分别高出66.21、59.79%,差异达到显著水平。MR、SR比CK分别高出55.15、14.11%,差异不显著。(5)起垄覆膜能够显著影响块茎膨大、产量和水分利用效率(WUE),尤其能够增加大薯(>150g)的数量和重量,最终使得块茎产量和WUE显著增加。2009年,MFR的产量、WUE比CK分别增加了57.4%、70.3%,差异达到显著水平；其次是MR,增加了33.1%、31.9%；SR较低,增加了10.4%、8.4%,CK最低,产量为2739.6kg ha-1、WUE为12.0kg ha-1mm-1。2010年,DMFR、MFR、MR、SR的产量比CK2973.8kg ha-1分别增加了78.2、69.7、32.7、11.6%,WUE比CK10.7kg ha-1mm-1分别提高了62.2、56.8、30.6、3.2%。DMFR和MFR之间的差异不显著。(6)虽然起垄覆膜能显著提高作物的产量,但由于生长中后期(7月份)温度较高,整个生育期全程覆膜不利于块茎膨大(畸形率和小薯率高)。因此,为了减少对块茎产量的负面影响,沟膜必须尽早揭掉。覆膜65天(M65)后揭掉沟膜能充分利用土壤水分和集雨,对提高产量和WUE非常有利。提前(M50)或推迟(M85/M80)20天左右揭膜或者整个生长季覆膜(Mw)对植株生长有不利影响,并且产量和WUE随着覆膜时间的延长而降低。增产表现为：2009年,M65、M85的产量较CK分别增加了92.5%、45.7%,较Mw3667.5kg ha-1分别增加了43.8%、8.9%。2010年,M65、M50、M85较CK分别增加了77.8、70.0、68.2%,较Mw4844.0k ha-1分别增加了9.2%、4.4%、3.3%。提高WUE的表现为：2009年,M65、M80的WUE较CK分别增加了112.6%、58.4%,较Mw16.9kg ha-1mm-1分别增加了50.3%、11.8%。2010年,M65、M50、M80的WUE较CK分别增加了70.6、60.3、45.9%,较Mw16.71kg ha-1mm-1分别增加了13.0%、6.2%、-3.1%,M65与CK的差异显著,M65与Mw的差异在2009年显著,但2010年不显著。(7)覆膜65天由于显著地提高了作物产量,使得经济效益和产投比明显提高。两年的试验中,经济收益和产投比的高低顺序均为M65>M50>M80/85>Mw>CK。2009年,从经济效益来看,M65是Mw的3.18倍,是CK的3.22倍,M85是Mw的1.62倍,是CK的1.64倍。从产投比来看,M65较Mw增加了60.51%,较CK增加43.65%。M85较Mw增加17.19%,较CK增加了4.87%。2010年,从经济效益看,M65是Mw的1.28倍,是CK的2.14倍,M50是Mw的1.12倍,是CK的1.86倍,M80是Mw的1.08倍,是CK的1.80倍。从产投比来看,M65较Mw增加50.25%,较CK增加26.52%。M50较Mw增加40.13%,较CK增加15.58%。M80较Mw增加38.09%,较CK增加13.37%。(8)收获后M65在土壤深层能遗留较高底墒,61-100cm深的土壤含水量在M65、M85、Mw中分别为86.9、80.7、81.2mm,M65明显高于M85和Mw,差异显著。这样在后茬作物播种时土壤中已经含有足够的水分,能够确保后茬作物更好的生长。(9)覆膜65天能增加早期的土壤温湿度,降低后期的高温,改变水热组合,增加WUE和产量,提高经济效益。揭膜后将地膜随时拿出地块,减轻了地膜对土壤环境的污染。遗留的底墒更适合在春季降水相对较少的年份,是黄土高原半干旱区一项有效的增产增收和应对气候暖干化的良好措施。