冬小麦-夏玉米是关中地区最重要的两大粮食作物,针对当地水资源短缺和农田水肥利用效率较低的问题,本文以大田试验为基础,研究了不同水氮条件冬小麦和夏玉米土壤水分,叶面积指数、地上部生物量累积、产量、水分利用效率及氮肥偏生产力的影响。同时收集试验地气象数据,土壤数据和田间管理数据,结合冬小麦-夏玉米实测数据,对AquaCrop模型进行参数率定,评估了模型模拟冬小麦-夏玉米生长发育的精度。利用皮尔逊III型频率曲线进行冬小麦和夏玉米各自生育期降水典型年划分,用校验后的模型进行不同灌水施氮方案的模拟,评价模拟结果,进一步探讨了关中平原农田生态系统维持较高产量的水氮配合措施。主要研究成果如下:（1）本试验条件下,灌水和施氮对冬小麦-夏玉米生长、产量、生物量、水分利用效率和氮肥偏生产力均有不同程度的影响。对于冬小麦,当灌水量超过80 mm,施氮量超过180 kg·hm^-2后,冬小麦的株高和叶面积增长不明显,湿润年份推荐灌水80 mm,施氮220kg·hm^-2,平水年份应适当减少施氮量,推荐灌水100 mm,施氮180 kg·hm^-2,不仅能够节约氮肥,而且同样能获得高产;对于夏玉米,当灌水量超过60 mm,施氮量超过180 kg·hm^-2后,玉米的株高和叶面积不再明显增长,甚至受到抑制,湿润年份选择灌水60 mm,施氮240 kg·hm^-2,平水年份应适当减少施氮量,灌水60 mm,施氮180 kg·hm^-2,可实现节水节肥,并能获得高产。（2）率定后的AquaCrop模型能够准确地模拟出冬小麦和夏玉米的生长过程以及产量和最终生物量。对于冬小麦,所有处理冠层覆盖度模拟值和实测值间的R²和RMSE分别为0.963和9.41%。地上部生物量累积过程模拟值和实测值间的R²和RMSE分别为0.985和0.9 t·hm^-2。最终生物量和产量模拟值在校准阶段稍微偏大,验证阶段稍微偏小,两者变化具有较好的一致性。对于夏玉米,所有处理冠层覆盖度模拟值和实测值间的R²和RMSE分别为0.868和11.83%。所有处理地上部生物量累积过程模拟值和实测值间的R²和RMSE分别为0.975和0.97 t·hm^-2。最终生物量和产量的模拟值在校准阶段稍微偏大,验证阶段稍微偏小,两者变化具有较好的一致性。无论是冬小麦还是夏玉米,模型能够基本反映出生育期内土壤含水量的变化趋势,尽管会出现轻微高估或低估。同时,当水分或者氮肥胁迫出现时,模拟误差变大。（3）不同降水典型年模拟结果表明,对于冬小麦,优化灌水施氮方案为,湿润年推荐施氮220 kg·hm^-2,返青期或拔节期灌水40 mm;平水年推荐施氮180 kg·hm^-2,拔节期灌水60 mm;干旱年推荐施氮180 kg·hm^-2,返青期和拔节期各灌水60 mm。对于夏玉米,湿润年推荐施氮240 kg·hm^-2,拔节期或抽雄期灌水45 mm;平水年推荐施氮240 kg·hm^-2,拔节期灌水60 mm;干旱年推荐施氮180 kg·hm^-2,拔节期和抽雄期各灌水60 mm。优化后的灌水施氮方案可以实现节约资源和稳产的目的,可为关中地区实际生产提供参考。需要指出的是,本文采用的是手动调参的方法,可能存在一定不确定性,在今后研究中将优化算法应用到调参过程中以进一步提高调参效率和模拟精度。同时研究在单个试验区对AquaCrop模型进行了校验和应用,今后需要进一步在整个关中地区设置多个试验区,收集田间试验数据,组建AquaCrop模型数据库,进行分区灌溉制度优化。