在控雨条件下，设置水分与肥料2因素随机区组试验，研究了0～200cm土层底墒为650mm时，4个不同水分条件(生育期补灌R3：100mm、R2：78mm、R1：56mm和R1：不补灌)和4个平衡施肥量（Y0：不施肥，Y1：N13.9、P2O54.65、K2O15.3kg·hm-2，Y2：N97.5、P2O532.7、K2O107.6kg·hm-2，Y3：N181.2、P2O560.6、K2O199.8kg·hm-2）处理对土壤水分、养分及冬小麦生长、产量和水分、养分利用的影响，探索不同水分条件的最佳肥料组合，为冬小麦水肥管理提供科学依据和技术保障，以实现旱地冬小麦高产、高效生产和可持续发展。取得主要研究结论如下：1.返青期前，Y3施肥处理的土壤贮水量显著低于其他处理（P＜0.05），其他各施肥处理土壤贮水量无显著差异，施肥过多会降低返青期的土壤贮水量。拔节期，R0、R1水分条件下，适量施肥（Y1、Y2）可增加土壤贮水量；R2、R3水分条件下，施肥能够促进冬小麦对土壤水分的吸收。抽穗期至成熟期，在R0水分条件下，不施肥会导致土壤水分的大量消耗；在R1水分条件下，Y2施肥量能够显著增加土壤蓄水保水能力；R2、R3水分条件下，施肥有助于冬小麦冬对土壤水分的吸收利用，促进冬小麦生长，而不施肥虽然减小了冬小麦的耗水量，但同时会影响冬小麦的生长，尤其是灌浆的进行，不利于水分利用效率的提高。2.适宜的水分条件促进了冬小麦对氮素的吸收；不同水肥条件对土壤全效磷和全效钾的含量无显著影响。水肥配合使植株对有机质的吸收增强，施肥情况下水分条件高的处理冬小麦对有机质的吸收量大。R1、R2和R3水分条件下，Y1、Y2施肥量处理促进了冬小麦对有机质的吸收利用，显著降低了土壤有机质含量。3.冬小麦对碱解氮的吸收与土壤水分条件密切相关。在不施肥条件下，增加土壤水分增加了冬小麦对碱解氮的吸收；Y1施肥水平下R3处理的碱解氮含量较低，Y2水平下R1处理的碱解氮含量较低，Y3水平下R2处理的碱解氮含量较低。土壤水分条件对冬小麦速效磷的吸收有重要影响，补水处理的土壤速效磷含量均低于对照处理。施肥后的土壤速效钾存在着表层富集现象，施肥量较低时，水分条件对冬小麦速效钾的吸收无显著影响，但在施肥量较高的情况下，水分不足会严重阻碍作物对速效钾的吸收。4.开花期、灌浆期和成熟期，在各水分条件下，0～80cm土层土壤硝态氮平均含量及积累量在Y1施肥量水平下与不施肥处理Y0差异不显著，Y2、Y3水平硝态氮含量较Y0和Y1增加98.6%～363.6%（P<0.05），硝态氮积累量增加98.2%～260.9%，Y3与Y2无显著差异；施肥量的增加对80～160cm土层土壤硝态氮含量及累积量无显著影响。在生育期补水100mm（R3）、78mm（R2）、56mm（R1）条件下，冬小麦成熟期3个施肥量80～160cm土层的土壤硝态氮累积量较对照（R0）分别减少了27.2%～41.0%、44.8%～48.4%、23.7%～49.4%。在试验水分条件下，经过一季冬小麦的生长消耗，成熟期0～160cm土体的硝态氮累积主要集中在0～80cm土层。从满足冬小麦的营养需求、减少土壤硝态氮的累积、降低硝态氮对环境造成的危害和提高肥料利用效率以增加肥料效益等方面综合考虑，不同水分条件下Y2水平为冬小麦的合理施肥量。5.不同水肥条件对冬小麦株高无显著影响。同一水分条件下，冬小麦群体数量均随着施肥量的增加而增加，施肥促进了冬小麦的分蘖；在相同施肥水平下，水分对冬小麦群体总茎数的影响在各时期均不显著。同一施肥量水平下随着补水量的增加，拔节期和开花期的冬小麦生物量也随之增加。成熟期，在R0水分条件下，施肥处理冬小麦地上部生物量显著高于不施肥处理（P＜0.05）；其他水分条件下，Y2、Y3施肥处理的冬小麦地上部生物量显著高于不施肥处理（P＜0.05）。6.不同施肥量水平下均以R3水分处理产量最高，处理R1、R2、R3在不同施肥水平下的冬小麦产量较R0处理平均增产幅度分别为7.8%，10.8%和14.0%（P＜0.05）。不同水分条件下，均以Y2施肥水平的籽粒产量最高，较不施肥处理Y0增产13.3%～24.0%（P＜0.05）。施肥通过显著增加冬小麦的穗数、穗粒数和千粒重共同增产；而增加水分主要通过显著增加穗数来显著增加产量。7.相同水分条件下，不同施肥量处理的冬小麦水分利用效率均以Y2处理最高，分别为23.24、21.57、48.89、18.06kg·hm-2·mm-1，在R0、R1水分条件下显著高于Y0（P＜0.05）；同一施肥量水平下，水分条件的变化对冬小麦水分利用效率的影响不显著。8.在Y1施肥量水平下，R2水分条件的氮肥农学效率最高，较R0提高了66.7%（P＜0.05）；在Y2施肥量水平下，R1水分条件的氮肥农学效率最高，较R0提高了27.4%（P＜0.05）；Y3施肥量水平下，氮肥农学效率降低。相同水分条件下，氮肥农学效率和氮肥偏生产力均随着施肥量的增加而显著降低（P＜0.05）。