中國(guó)西北干旱半干旱地區(qū)降水年際變率大、年內(nèi)分配不均衡的氣候特點(diǎn)和氮肥投入量大、當(dāng)季利用率低的生產(chǎn)現(xiàn)狀，嚴(yán)重制約了該地區(qū)農(nóng)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展。在此背景下，本研究以西北干旱半干旱地區(qū)典型的冬小麥—夏玉米輪作為載體，采用壟覆白膜溝不覆蓋、壟不覆蓋溝覆秸稈、壟覆白膜溝覆秸稈和壟覆黑膜溝覆秸稈4種集雨種植模式，以傳統(tǒng)平作不覆蓋為對(duì)照，分析了不同集雨模式對(duì)農(nóng)田土壤水分、溫度、硝態(tài)氮和作物生長(zhǎng)生理、產(chǎn)量和水氮利用效率的影響。與此同時(shí)，選用尿素和控釋氮肥2種氮肥，尿素設(shè)置4個(gè)施氮（純氮）水平，基追比為4：6；控釋氮肥設(shè)置5個(gè)施氮（純氮）水平，一次性基施，探究了不同氮肥運(yùn)籌對(duì)作物生長(zhǎng)和氮素吸收利用的影響。研究得出了冬小麥與夏玉米合理的集雨種植和氮肥運(yùn)籌模式。該研究成果對(duì)于農(nóng)業(yè)工程及相關(guān)學(xué)科的科研工作者具有一定的參考與借鑒意義。