El acolchado superficial es una técnica eficiente de producción de plantas ampliamente utilizada en áreas áridas y con escasez de agua. En este estudio, se realizó un experimento de campo para determinar si la película plástica combinada con el retorno de paja de trigo podría aumentar el rendimiento de grano del maíz al optimizar las características fisiológicas fotosintéticas y coordinar los componentes del rendimiento. Los resultados mostraron que la siembra sin labranza con acolchado de paja de trigo y tratamientos de paja en pie tenían una mejor regulación sobre las características fisiológicas fotosintéticas y un mayor impacto en el aumento del rendimiento de grano que la labranza convencional con incorporación de paja de trigo y sin retorno de paja de trigo (el tratamiento de control) en maíz acolchado con película plástica. Mientras tanto, la siembra sin labranza con acolchado de paja de trigo tuvo un rendimiento relativamente más alto que la siembra sin labranza con paja de trigo en pie a través de una mejor regulación de las características fisiológicas fotosintéticas. La siembra sin labranza con acolchado de paja de trigo disminuyó el índice de área foliar (IAF) y la duración del área foliar (DAF) del maíz antes de la etapa VT y mantuvo un IAF y DAF más altos después de la etapa VT, lo que reguló efectivamente el crecimiento y desarrollo del maíz en las etapas tempranas y tardías de desarrollo. Desde la etapa VT hasta la R4 del maíz, la siembra sin labranza con acolchado de paja de trigo tuvo un mayor contenido relativo de clorofila, tasa fotosintética neta y tasa de transpiración en un 7.9-17.5%, 7.7-19.2% y 5.5-12.1% que el control, respectivamente. Además, la eficiencia en el uso del agua de las hojas aumentó en un 6.2-6.7% de la etapa R2 a la R4 de la siembra sin labranza con acolchado de paja de trigo en comparación con el tratamiento de control. Así, la siembra sin labranza con acolchado de paja de trigo tuvo un mayor rendimiento de grano de maíz en un 15.6% que el control, y el alto rendimiento se atribuyó al aumento sincrónico y al desarrollo cooperativo del número de mazorcas, el número de granos por mazorca y el peso de 100 granos. En conjunto, la siembra sin labranza con acolchado de paja de trigo tuvo un efecto positivo en la regulación de los rasgos fisiológicos fotosintéticos y se puede recomendar para mejorar el rendimiento de grano del maíz en condiciones áridas.