中国是目前世界上第一人口大国，为了应对不断增长的人口压力，持续提高粮食总产量，提高养分资源利用效率，是我国农业可持续发展的长期第一目标。但目前我国农业生产中高投入、高消耗、低效益、低产出等问题十分突出，而在主要粮食作物冬小麦-夏玉米的生产体系中相关问题同样突出。因此，解析区域产量差和养分效率差产生原因，寻求缩减区域产量差和养分效率差的技术措施，大面积实现粮食作物高产高效是确保我国粮食安全，农业与环境协调发展的重要途径。本文通过农户跟踪调研和田间试验，系统地研究了冬小麦-夏玉米体系作物产量差、氮养分效率差形成的主要因素并定量其影响程度，提出了大面积实现高产高效的关键技术并进行验证，以期对该区域大面积实现粮食作物持续增产、养分资源高效利用、农业可持续发展等目标提供指导依据。主要结果和结论如下:　　(1)2012-2015年四个年度农户冬小麦和夏玉米产量差与氮养分效率差存在明显差异，4年冬小麦平均产量差占平均产量的比例为20％，平均氮养分效率差占到平均氮养分效率的75％;夏玉米平均产量差占平均产量的比例为22％，平均氮养分效率差占平均氮养分效率的比例为55％。2012-2015年四个年度只有11.7％的农户冬小麦产量和氮养分效率达到高产高效标准，低产低效的农户占到69.1％;夏玉米只有6.7％的农户的夏玉米产量和氮养分效率达到高产高效标准，低产低效的农户却占到65.9％，表明本区域农户多属低产低效，具有很大的增产增效潜力。　　(2)各因素对冬小麦产量差的形成均有贡献，其中土壤硝态氮含量、土壤有效磷含量、播量、播期等对产量差的贡献率较高，贡献率均在10％以上。从因素类别上来说，土壤因素和栽培因素明显大于施肥因素对产量差的贡献。土壤硝态氮含量对产量差的贡献普遍率最高为67％，即土壤硝态氮含量对67％农户的产量差存在贡献;播量对产量差的贡献主导率最高为17％，即播量对17％农户的产量差的形成贡献最大。施氮量对冬小麦氮养分效率差的贡献率最高为29％。从因素类别上来说，施肥因素稍高于土壤因素和栽培因素对冬小麦氮养分效率差的贡献。施氮量对冬小麦氮养分效率差的贡献普遍率最高为94％;施氮量对氮养分效率差的贡献主导率最高为57％。说明本区域农户高产高效限制因素各不相同，其中小麦产量差受多因素共同作用，没有发现共同的主导因素，氮养分效率差主要受施氮量主导。　　(3)夏玉米密度管理对产量差的贡献率最高为32％，其他因素对产量差的贡献率均偏低。从因素类别上来说，栽培因素对产量差的贡献明显大于土壤因素大于施肥因素。密度对夏玉米氮养分效率差的贡献普遍率最高为90％;密度对氮养分效率差贡献主导率最高为64％。施氮量对夏玉米氮养分效率差的贡献率最高为34％，密度次之，其他因素对氮养分效率差的贡献率均偏低。从因素类别上来说，施肥因素明显高于土壤因素和栽培因素对氮养分效率差的贡献。施氮量对夏玉米氮养分效率差的贡献普遍率最高为92％;施氮量对氮养分效率差的贡献主导率最高为38％。由此表明，农户玉米高产高效存在共同的主导因素，即播种密度偏低和氮肥用量偏高。　　(4)通过冬小麦春季追肥试验可以看出，春季追氮对提高冬小麦产量作用显著，与不追氮处理相比，增产率大于10％.推荐追氮处理与农民习惯追氮处理相比，能显著降低追氮量，减氮率大于40％.综合考虑增产和节氮效果，小群体和中等群体区更适合采用土壤硝态氮测试和茎基部硝酸盐测试推荐技术进行氮肥的推荐，在大群体区则采用总茎数推荐技术更优。可见，采用合适的春季追肥技术是实现冬小麦高产高效的重要措施。　　(5)在2014-2015年两个年度的冬小麦-夏玉米配方肥试验中，相较于农户常规施肥技术，测土配方施肥技术的应用可以明显增加籽粒产量，提高氮肥利用效率。在冬小麦配方肥试验中，配方肥处理的平均增产率和养分增效率分别为14％和34％，该处理冬小麦的穗粒数和千粒重水平有明显提升;在夏玉米配方肥试验中，配方肥处理的平均增产率和养分增效率分别为15％和20％，该处理的夏玉米的穗数、千粒重均明显高于同年的农户习惯处理的相应指标。由此表明，测土配方施肥是大面积增产增效的重要途径。