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小麦是我国北方地区的主要粮食作物，干旱缺水是限制该地区小麦生产的主要因素。提高该地区小麦生产能力，对增加农民收入，保证国家粮食安全具有重要意义。实践证明采用地膜覆盖、秸秆覆盖和少免耕等小麦种植模式可有效地保蓄土壤水分，减轻和缓解干旱，增产增收效果显著。为此，于2008-2013年连续五年在典型北方旱地设置试验，以常规露地小麦种植模式（T1）为对照（CK），对全膜覆土一茬（T2）、全膜覆土二茬（T3）、秸秆覆盖（T4）、半膜覆土（T5）、少耕（T6）、全膜不覆土（T7）和膜侧（T8）七种小麦种植模式的蓄水保墒效应、温度效应、粒重形成过程和产量效应等进行了研究，得出以下主要结论。（1）T3蓄水保墒效应显著，0-200cm土层土壤含水量四年平均较T1（CK）增加12.5%；在降雨量较多的年份和季节均具有较强的蓄水能力，如2011-2012年度降雨量较多，0-20cm、20-100cm和100-200cm土层土壤含水量较T1（CK）分别增加12.7%、19.9%和41.0%；在旱年和小麦生长后期（高温条件下）均具有较强的抗旱保水能力，如2012-2013年为旱年，0-20cm、20-100cm和100-200cm土层土壤含水量较T（1CK）分别增加18.5%、15.9%和21.1%，在小麦扬花期至成熟期土壤含水量四年平均较T1（CK）增加20.7%；在表层土壤含水量提高的情况下，不引起深层土壤含水量的降低，如0-20cm和100-200cm土层土壤含水量四年平均较T1（CK）分别增加14.0%和10.8%；夏闲期的蓄水率较高，可达64.3%，而T1（CK）只有29%。T6与T3相似，T60-200cm土层土壤含水量两年平均较T1（CK）增加7.8%，但表层土壤含水量偏低，两年平均较T（1CK）仅增加0.6%。T2蓄水保墒效应不显著，0-200cm土层土壤含水量五年平均较T1（CK）仅增加0.9%；丰水年蓄水能力较弱，如2011-2012年，0-20cm和20-100cm土层土壤含水量较T1（CK）分别减少3.7%和1.4%；在旱年保水能力较弱，如2012-2013年度20-100cm和100-200cm土层土壤含水量较T1（CK）分别减少4.7%和3.9%；提墒效应显著，表层土壤含水量的提高，导致了深层土壤含水量的降低，如0-20cm土层土壤含水量五年平均较T1（CK）增加6.3%，而100-200cm土层土壤含水量平均较T1（CK）降低了2.0%。T5和T7与T2基本相同，不同的是T7的提墒作用较T2更显著，T70-20cm土层土壤含水量较T1（CK）增加12.9%。T4蓄水保墒效应较显著，0-200cm土层土壤含水量三年平均较T1（CK）增加2.8%；在小麦生育前期蓄水效果显著，如苗期土壤含水量平均较T1（CK）增加9.8%；小麦生长后期抗旱保水效果较差，如扬花至成熟期土壤含水量三年平均较T1（CK）减少2.5%；提墒效应不显著，0-20cm和100-200cm土壤含水量平均较T1（CK）分别增加5.9%和4.0%。T8蓄水保墒效应较为显著，0-200cm土层土壤含水量较T1（CK）增加3.8%。T2、T3、T4、T5和T6的土壤水分利用效率较T1(CK)均显著提高，分别提高了21.8%、31.45%、4.45%、14.54%、20.58%。（2）T2和T8在低温时具有增温效应，在高温时具有降温效应，如T2在苗期、越冬期和返青期土壤温度较T1（CK）分别提高了1℃、1.1℃和2℃，而在拔节期、孕穗期、抽穗期和成熟期较T1（CK）分别降低了0.8℃、1.3℃、1.6℃和2.1℃；T8在苗期、越冬期和返青期土壤温度较T1（CK）分别提高了0.1℃、0.4℃和0.1℃，而在拔节期、孕穗期、抽穗期和成熟期较T1（CK）分别降低了1.4℃、2.5℃、3.3℃和2.1℃，；T7在小麦全生育期均具有增温效应，如T7在苗期、越冬期、返青期、拔节期、孕穗期、抽穗期土壤温度较T1（CK）分别提高了1.9℃、2.1℃、1℃、0℃、1.9℃、0.1℃，而在成熟期只降低了0.5℃。T4和T5在小麦生长后期均具有显著的降温效应。从不同种植模式土壤温度日动态变化看，5cm和10cm土层土壤温度变幅较大，20cm和25cm土层土壤温度变幅较小，T1(CK)和T7土壤温度升降较快，T2、T4和T8土壤温度升降较为平缓。（3）T2、T4和T5在小麦生育期总茎数显著高于T1（CK），且亩成穗数较高。在籽粒灌浆过程中，T2灌浆速率较T1（CK）有所提高，而T7则较T1（CK）有所降低。在小麦粒重形成过程中，75.9%的物质来源于花后各器官的光合产物，其中穗对粒重的贡献率为39.7%，顶部四片叶对粒重的贡献率为20.1%，旗叶对粒重的贡献率为9.3%。T3不同叶位叶片和非叶器官对粒重的贡献率较T1（CK）均显著提高，T4较T1（CK）则显著降低，T2顶部四片叶对粒重的贡献较T1（CK）显著提高。T2和T5增产效果显著，平均较T1（CK）分别增产18.9%和15.9%，在旱年增产效果更为显著，增产率可达67%；T3增产效果比较显著，平均较T1（CK）增产12.0%，在旱年增产率可达30%； T7和T4平均较T1（CK）分别增产9.2%和6.6%；T6和T8增产效果不显著，平均较T1（CK）分别增产1.4%和1.2%。与T1（CK）相比，七种种植模式的株高均显著提高，小穗数有所增加，部分种植模式的千粒重有所提高，而容重则普遍降低。由此可见，T2表层土壤含水量保持了较高水平，且较稳定。土壤表层水分的稳定对旱地冬小麦来说十分重要，良好的表层土壤墒情有利于幼苗分蘖和次生根生长，为产量形成奠定了良好的基础。小麦生育前期的增温和后期的降温效应，对小麦产量形成三要素均为有利。小麦生长旺盛，导致蒸腾作用加强，对土壤水分消耗加大，尤其对深层土壤水分的消耗，不利于旱地水资源的可持续利用。T3能将有限的降水最大限度的蓄于土壤，对土壤水分蒸发又具有显著的抑制作用，尤其是较大幅度地提高夏闲期土壤的蓄水率，对小麦全生育期生长均为有利。全膜覆土一茬收获后留膜种植二茬，有利于集蓄休闲期降水，使前茬作物消耗的水分在短期内得到补偿，形成土壤水分的良性循环。一次覆膜多茬种植可提高有限降水的利用效率，降低生产成本，减少地膜用量，减轻地膜对环境的污染，应是今后地膜栽培技术的发展方向和研究重点。T6蓄水保墒效应显著，在降雨量偏少的旱作区应予以推广。T4在旱地具有研究和应用价值。T8在旱地小麦生产上具有一定的推广应用价值。