甘肃陇中是中国春玉米重要产区之一。该区水资源短缺、降雨少、蒸发大,作物供需水不匹配且经常受播种期低温影响。因此,提高该区雨水资源利用效率,改善当地土壤水热状况对促进陇中地区玉米高效可持续生产十分迫切。本文以半干旱区雨养春玉米为研究对象,依据在甘肃省定西市安定区的田间小区试验,研究了双垄沟播种植方式下:覆膜（F）、不覆膜（NF）,不同株距:25 cm（R1）、35 cm（R2）和行距配置:70+40 cm（L1）、60+50 cm（L2）、55+55 cm（L3）对土壤水热变化、春玉米生长、生理指标的影响。基于田间试验数据,量化了覆膜增温效应,并对改进后DSSAT模型进行了率定验证。利用率定后的DSSAT模型,结合研究区40年历史气象数据,对春玉米种植密度进行优化,在此基础上,确定陇中地区雨养春玉米稳健型种植密度。主要研究结果如下:（1）覆膜和株行距配置对土壤水热状况影响的结果表明,株距一定时,0～60 cm处和60～100 cm处土壤含水量各处理规律呈现为:行距L1＞L2＞L3。行距一定时,土壤含水量呈现:R2＞R1。玉米成熟期各覆膜处理0～60 cm土壤含水量较不覆膜处理高14.93%～29.85%,60～100 cm高4.01%～14.45%,同时该阶段垄沟覆膜各处理0～100cm土壤贮水量较不覆膜处理高11.97%～23.09%。春玉米苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期和成熟期覆膜处理下土壤0～25 cm土层平均温度分别较不覆膜处理高3.49～4.12、2.95～3.95、2.50～4.14、2.11～2.53和0.83～1.50℃,且总有效积温FR2L1处理最高。分析玉米各生育阶段典型天土壤温度变化可知,无论典型晴天还是阴天,垄沟覆膜条件下FR2L1处理土壤日变幅均最小,即此处理下春玉米土壤温度环境最稳定。（2）全膜双垄沟播和不同株行距配置对玉米生长生理指标影响的结果表明,行距一定时,玉米叶绿素含量和地上部干物质累积量随着株距的增大而增大,植株株高、叶面积指数随着株距的增大而减小。当株距一定时,L1处理和L2处理各项生长生理指标均优于L3处理。覆膜较不覆膜处理株高最高可增加20.18%,叶面积指数最高增加31.19%,叶绿素含量最高增加19.04%,地上部干物质累积量最高增加38.77%。（3）全膜双垄沟播和株行距配置对春玉米产量及其构成因素影响的结果表明,覆膜和适宜的株行距配置可有效增加春玉米产量及其构成因素,同时提高水分利用效率和降雨利用效率。春玉米产量在FR2L1处理下产量最高,且此处理下土壤水分利用效率和降雨利用效率均最高,较覆膜处理FR2L2、FR2L3和不覆膜处理NFR2L1分别增产20.17%、45.21%和136.63%,水分利用效率分别高5.09%、20.17%和110.32%,降雨利用效率分别高21.06%、44.12%和135.11%。双垄沟播种植模式不同株距配置下的穗长、穗粒数、行粒数和百粒重均随着株距的增大而逐渐增大,覆膜处理较不覆膜处理各指标均显著增加。（4）对改进后的DSSAT模型率定验证结果表明,率定后的DSSAT模型能够准确模拟春玉米生长发育与水分变化。基于40年气象数据模拟不同种植密度下春玉米产量表明,当春玉米模拟产量相同时,种植密度为55000株/ha处理累积概率最低即更易达到目标产量且70+40 cm宽窄行处理下模拟产量最高,故推荐70+40 cm宽窄行与种植密度为55000株/ha结合作为陇中雨养春玉米的最佳种植方式。由于覆膜具有增温和保墒两种作用,为了分析两种作用在该地区的影响程度,本文通过模型源代码修改来模拟仅考虑增温和仅考虑保墒两种假设情况下的作物产量。结果表明,与裸地相比,两种作用均有增产作用且增产幅度较大。但在绝大多数年份覆膜增温效应对增产的贡献明显大于保墒作用,平均增产比例大10.7%～17.9%。本研究在利用可用于覆膜条件下的DSSAT模型模拟多年春玉米产量时,仅在定西试验站进行。今后需要在不同气候区开展试验,以取得更具普适性结论。