为明确旱地冬小麦水分和养分协同高效利用机制,本研究于2019-2021年在山西农业大学太谷试验基地开展大田试验,通过遮雨棚设减少1/3降雨（R-）、正常降雨（Rn）和增加1/3降雨（R+）3个降雨量水平,研究不同降雨量与0、135、180、225 kg·hm-2 4个施氮量对冬小麦土壤水分积耗、生长特性、氮素吸收利用、产量、品质及环境效益的影响,以期进一步完善冬小麦“以肥调水、以水促肥”理论,为旱作冬小麦农田水肥管理提供理论依据。主要结果如下:（1）降雨量、施氮量、降雨量与施氮量间互作对各生育时期干物质量、花前氮素运转量、花后氮素积累量、籽粒氮素积累量、产量、氮效率、蛋白组分含量及加工品质、成熟期0-100 cm土壤硝态氮残留量影响显著。此外,降雨量对生育期总耗水量、各生育时期群体茎蘖数、全生育期农田土壤碳排放量影响显著,施氮量对各生育时期群体茎蘖数、全生育期农田土壤碳排放量影响显著。（2）较减少1/3降雨、正常降雨,增加1/3降雨显著提高了生育期总耗水量,达11.8%-33.2%;显著提高了拔节期群体茎蘖数8.2%-34.1%、开花期群体茎蘖数2.9%-12.6%;最终显著提高穗数4.4%-15.0%、产量3.4%-17.5%,但降低水分利用效率6.3%-15.1%;显著提高氮素吸收效率26.4%-42.3%,籽粒氮素积累量15.5%-27.3%,氮素利用率4.4%-12.5%;降低了籽粒清蛋白含量与面粉加工品质;提高了生育期农田土壤碳排放量1.4%-9.1%,但显著降低了成熟期0-100cm土壤硝态氮含量17.1%-39.0%。（3）施氮量在不同降水条件下对冬小麦水氮利用、产量及品质影响不同。2019-2020年,减少1/3降雨与正常降雨条件下,不同施氮量处理间生育期总耗水量、籽粒氮素积累量、产量无显著差异。2020-2021年增加1/3降雨条件下,较其它处理,施氮量225kg·hm-2提高了生育期总耗水量4.6%-10.1%、成熟期干物质量1.5%-18.4%、显著提高穗数9.2%-31.3%、最终显著提高产量11.8-38.6%;提高了水分利用效率0.6%-25.9%、提高面粉最终粘度、峰值粘度、保持粘度、稀懈值。同时,在任何降雨条件下,全生育期土壤碳排放量在各施氮量间无显著差异;但随着施氮量的增加,成熟期0-100 cm土壤硝态氮残留量显著增加,氮素利用率、氮素吸收效率、氮素利用效率均显著降低。（4）不同降雨量与施氮量下相关性分析表明,生育期总耗水量与开花期植株氮素积累量、籽粒氮素积累量、花前氮素运转量呈显著或极显著相关,而开花期植株氮素积累量、籽粒氮素积累、花前氮素运转量与穗数、穗粒数、产量呈显著或极显著相关。总之,增加1/3降雨有利于降低氮素残留量、提高氮素利用率,进而使产量显著提高,但会使品质有一定程度下降。同时,增加施氮量尽管在减少1/3降雨、正常降雨条件下对土壤耗水量影响不显著,但可显著提高水分利用效率;而在增加1/3降雨条件下,则会使土壤耗水量与水分利用效率同步提高,进而显著提高产量,同时改善品质。