黄土高原旱地是我国小麦主要产区之一。水分亏缺和土壤贫瘠限制了该地区小麦产量提升和籽粒矿质养分吸收利用。优化栽培措施能改善土壤水分和养分状况,进而提高作物对养分的吸收利用与产量形成。因此,本研究利用位于黄土高原中部持续9年的旱作冬小麦栽培模式田间定位试验,以传统祼地栽培为对照,研究了地膜覆盖、秸秆还田和种植绿肥对小麦产量和籽粒矿质养分含量的影响,通过分析小麦生物量、收获指数、产量三要素、养分吸收、转移、分配和土壤养分变化,探讨了栽培模式与旱地小麦产量、籽粒养分及土壤养分变化的关系,旨在为优化旱地土壤培肥、增产提质提供理论和技术支撑。主要取得以下结果:1、在黄土高原旱地,地膜覆盖不利于土壤肥力提升,限制了小麦产量进一步提高,对籽粒养分含量也有不利影响。与传统栽培相比,地膜覆盖提高了土壤pH,降低了20-40 cm土壤全氮、有效磷、速效钾、有效硫、有效锌和有效锰含量,对土壤有机质、硝态氮、有效铁和有效铜含量无显著影响。地膜覆盖使穗数提高12.2%,却引起穗粒数降低14.7%,收获指数降低8.5%,从而对3年平均产量无显著影响;籽粒磷吸收量平均增加8.4%,磷含量提高13.0%;籽粒钾吸收量虽无显著变化,钾含量却提高5.0%;籽粒氮、钙、硫、铁和铜吸收量分别降低12.6%、10.3%、15.0%、11.1%和13.2%,含量分别降低12.1%、8.0%、12.9%、10.1%和9.0%,镁、锌和锰吸收量和含量皆无显著变化。2、旱地低肥力土壤上,秸秆还田也未显示出明显的土壤培肥效果,对小麦籽粒产量和矿质养分含量无提高和改善作用。与传统模式比较,秸秆还田使收获期0-20 cm土层全氮提高5.8%,20-40 cm土层有效铜含量提高6.2%,有效磷和有效锰却分别降低36.1%和10.2%,对开花期和收获期土壤有机质、硝态氮、速效钾、有效硫、有效锌和有效铁含量无显著影响。小麦生物量降低11.5%,穗粒数降低8.8%,籽粒产量3年平均降低12.1%;磷吸收量降低9.8%,含量却增加5.0%;籽粒氮、钙、硫、铁和锰吸收量分别降低22.5%、20.7%、21.0%、19.8%和16.8%,含量分别降低10.1%、8.0%、9.4%、3.8%和6.3%;籽粒钾、镁和锌吸收量分别降低11.5%、14.7%和13.9%,含量无显著变化;籽粒铜吸收量和含量皆无显著变化。3、种植绿肥能培肥土壤,改善小麦营养品质,但其产量受降雨影响并不稳定。与传统模式比较,种植绿肥降低了土壤pH、有效磷和有效硫含量,增加了土壤有机质、全氮、硝态氮、有效锌和有效锰含量,对土壤速效钾、有效铁和有效铜含量无显著影响。种植绿肥使收获期地上部生物量降低15.4%,穗数降低12.2%,使得小麦产量3年平均降低12.1%,籽粒氮、锌和铜吸收量虽无显著变化,含量却分别增加12.1%、12.6%和11.8%;磷、钾、钙、镁、硫和铁吸收量分别降低11.9%、12.0%、10.3%、11.8%、13.0%和15.9%,含量无显著变化;锰吸收量降低17.7%,含量降低7.1%。综上,在黄土高原旱地土壤肥力较低的情况下,地膜覆盖、秸秆还田和种植绿肥并不能同时满足作物高产、高营养品质及培肥土壤的要求。地膜覆盖降低土壤肥力和籽粒氮、钙、硫、铁和铜养分含量,但提高了籽粒磷钾含量,对产量无显著影响。秸秆还田降低小麦产量,仅增加了籽粒磷含量,提高表层土壤全氮含量。种植绿肥虽降低了产量,但增加了籽粒氮和锌含量,同时提升了土壤肥力,特别是土壤有机质和全氮含量显著提高。因此,要根据生产条件和目标需要选择适合的栽培模式。