关中平原是我国重要的粮食生产基地,施肥和水分是提高粮食产量的关键因子。但冬小麦生长季降水稀少,而农田保灌面积有限,部分麦田无法有效灌溉,由于旱作农田和灌溉农田同时存在,冬小麦在不同农田水分状况下对氮素吸收利用不同,不适宜的施氮量造成氮素损失和水氮利用率降低。本研究采用田间定位试验和作物模型定量模拟相结合的研究方法,于2019—2021年在陕西杨陵西北农林科技大学曹新庄试验农场进行冬小麦-夏玉米二熟旱作农田和灌溉农田、施氮量和品种三因素裂裂区试验,设置3个灌溉情形,旱作农田:I0（不灌溉）、灌溉农田:I1(仅在冬小麦越冬期灌溉600m~3·hm-2)和I2(在冬小麦越冬期和拔节期每次灌溉600 m~3·hm-2),设置5个施氮（纯氮）量梯度不施氮（N0）、75 kg·hm-2（N75）、150 kg·hm-2（N150）、225 kg·hm-2（N225）和300kg·hm-2（N300）,供试品种为普冰151和西农979,研究农田不同水分状况和施氮量对冬小麦的产量和水氮利用率的影响,为了验证不同灌溉和施氮处理下冬小麦产量和水氮利用的长期演变趋势与稳定性,基于DSSAT模型对2008—2021年在相同灌溉量和施氮量处理下定量模拟实验结果,分析不同农田水分状况和施氮量下冬小麦产量和水肥利用的演变动态和稳定性,为关中地区旱作农业和灌溉农业冬小麦氮肥科学施用提供理论依据,促进关中地区农业可持续高效发展。取得以下主要结果:1.施氮量和灌溉量显著影响冬小麦植株和籽粒氮素含量,以施氮量225 kg·hm-2为施肥基础时,增加施氮量茎秆氮素含量不会显著增加。旱作农田和灌溉农田施氮量分别为150和225 kg·hm-2基础上增加施氮量籽粒氮素含量不会显著增加。I2籽粒氮素含量较I1和I0显著降低。施氮和灌水能够使冬小麦地上部生物量保持较高水平,两品种相比较,普冰151在干物质积累方面比西农979更具有优势。2.施氮量和灌溉量及其互作效应对冬小麦籽粒产量影响显著,不同年份间不同灌溉和施氮对产量构成因素影响存在差异。两个品种在施氮量为150（225）kg·hm-2或灌溉量为600 m~3·hm-2时,以此施氮量或灌溉量基础上增加施氮量或灌溉量,不会显著提升冬小麦籽粒产量。当供试品种为西农979时,施氮处理产量较不施氮提升28.4-110.1%,灌溉处理产量较不灌溉提升6.4-18.5%;当供试品种为普冰151时,施氮处理产量较不施氮提升8.1-122.0%,灌溉处理产量较不灌溉提升4.7-8.8%。施氮量和灌溉量的增加使冬小麦生产成本不断增加,在同一灌溉处理下,两个品种在施氮量为150 kg·hm-2时具有较高的净收益和较低的投入成本。两个品种相比,普冰151在经济效益上优于西农979。3.0-200 cm土壤含水量随着冬小麦生育期进行逐渐减少,灌溉能够有效地补充土壤含水量,灌溉条件下耗水量增加。增施氮肥能够有效地增加土壤硝态氮含量,但硝态氮淋失深度与灌溉量成正比。在同一灌溉处理下,施氮量为150 kg·hm-2时具有较高的氮素携出量,同时具有较低的氮素盈余量,能够维持土壤氮素表观平衡,在此施氮量基础上再增加氮素投入,农田氮素盈余量不断升高致使氮素在农田不断积累。NAE和NPFP与施氮量呈负相关,进行灌溉能提高冬小麦氮素利用效率,不同年份间水氮利用存在差异。就灌溉而言,越冬期灌水600 m~3·hm-2能够有效补充土壤水分,在此基础上增加灌溉会造成水资源浪费。两个品种相比较,西农979更适合灌溉农田,普冰151适合旱作农田,与其品种特性相适应。4.通过模型数据集组建和模型精度验证表明,DSSAT模型能够较好的模拟不同水氮处理下冬小麦产量和水分利用动态。基于2008年至2021年历史气象数据,模拟麦玉轮作下冬小麦产量和水氮利用对施氮量或灌溉量的响应规律,分析不同农田水分状况和施氮量下冬小麦产量和水氮利用的稳定性和持续性。施氮和灌溉能够维持冬小麦产量和水肥利用的稳定性和持续性。同一灌溉（施氮）处理下,产量和水肥利用效率变异系数随着施氮量（灌溉量）增加而降低,持续性指数随着施氮量（灌溉量）增加而升高。同一灌溉处理下N300处理产量和WUE较N225处理提升较小。增加氮肥投入能够显著提高冬小麦籽粒产量和WUE,水分利用效率和NPFP分别随着灌溉量和施氮量增加而降低。旱作农田N150处理与N225、N300处理NPFP无显著差异,灌溉农田氮肥偏生产力随着施氮量增加而降低,N225处理和N300处理间无显著差异。灌溉能够提升冬小麦NPFP,I2和I1处理间无显著差异。综上所述,在关中平原旱作农田施氮量为150 kg hm-2或灌溉农田施氮量为150 kg hm-2基础上适宜增加施氮量配合仅越冬期灌溉600 m~3·hm-2（考虑到灌溉农田会造成氮素向土壤下层淋失）,可以作为关中平原旱作农田和灌溉农田冬小麦氮肥施用提供参考指标。