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土壤培肥是维持旱地农业土壤肥力水平、提高生产力的最主要的措施之一,但不同土壤培肥措施对全膜双垄沟播土壤肥力及玉米肥水调控的作用机制及其增产效应尚缺乏系统研究认知.2014—2016年在甘肃省农业科学院庄浪试验站,以‘富农1号’玉米为指示作物,设全膜双垄+秸秆还田（FS）、全膜双垄+优化施肥（FF）和全膜双垄+控制性施肥（FC）3种土壤培肥组合模式,以常规种植（CP）为对照,测定年季0～200 cm土层土壤含水量、耕层土壤有机质（SOM）及氮磷钾速效养分含量（AN、AP、AK）和作物产量,计算土壤贮水量（WC）、作物生育期耗水量（ET）、水分利用效率（WUE）、氮、磷肥偏生产力（PFPN和PFPP）等参数,揭示不同土壤培肥模式对土壤有机质、水分养分含量、玉米产量、耗水特征和水肥利用效率的影响.结果表明:FS、FF和FC 3种种植模式通过增效调控土壤水热与养分环境、水肥互作效应,加速还田秸秆腐解养分释放,促进作物旺盛生长,增加归还土壤的有机物质,从而有效提高土壤供水供肥能力、培肥土壤.与CP比,3种模式均显著提高了SOM、AN、AP和AK的含量,尤其是土壤AK含量,3年平均分别提高了0.27 g·kg-1、4.44 mg·kg-1、0.20 mg·kg-1和4.53 mg·kg-1,表现为FC>FF>FS,三者无显著差异.FS、FF和FC 3种土壤培肥模式均显著提高了旱地玉米生育期末0～200 cm土层土壤贮水量(WC200),3年合计分别比播前WC200增加了107.41、38.99和28.35 mm;显著降低了玉米ET,年平均分别比CP降低了60.50、37.7和34.15 mm,相当于分别减少了12.6%、7.9%和7.1%.水肥条件的改善在干旱和少雨的年份主要促进了玉米抽雄至成熟期的生长,多雨的年份均衡促进了玉米生长,增加了玉米的双穗率、穗粒数和百粒重,提高了水肥利用率,使玉米产量显著增加.3年平均与CP相比,FS、FF、和FC模式的PFPN和PFPP分别提高了1.82、1.65、1.62倍和2.41、1.69、1.63倍;WUE分别提高了13.27、12.65、14.01 kg·mm-1·hm-2;玉米产量增加了5986.1、4972.31和4585.63 kg·hm-2,分别增产81.5%、67.7%和62.5%.综合分析认为,FS有利于玉米抗旱增产,FC和FF则有利于玉米高产高效.