为探索半湿润偏旱区沟垄集雨种植模式下冬小麦田土壤蓄水保墒和节水增产效果,于2007—2010年连续3个小麦生长季在渭北旱塬旱农试验站,研究了不同沟垄集雨种植模式对土壤水分、冬小麦产量和水分利用效率的影响。设置3个沟垄集雨处理,分别是垄上覆盖地膜+沟内不覆盖(P1)、沟内覆盖小麦秸秆(P2)、沟内覆盖液体地膜(P3)处理,以传统平作(CK)为对照。P1、P2和P3处理显著提高冬小麦生育前期0~20 cm和20~100 cm的土壤贮水量,其中以P2处理蓄水保墒效果最显著,P3处理由于液态地膜的降解,仅在小麦生长前期有一定的蓄水保墒作用,在小麦的生长后期与P1处理无显著差异;各沟垄集雨处理100~200 cm土壤贮水量与CK无差异。P2处理对冬小麦平均株高和生物量影响最大,3年平均株高和生物量分别较对照提高26.7%和60.3%。以P2处理增产效果最显著,3年平均产量和水分利用效率分别较CK对照提高39.3%和35.6%;且P1和P3之间无显著差异。因此,垄覆地膜、沟覆秸秆的二元沟垄集雨覆盖种植模式能显著提高冬小麦产量和水分利用效率,适宜在半湿润偏旱区冬小麦生产中应用。