缩减农户产量差和养分效率差是实现作物大面积高产高效的重要途径,而其前提是阐明小农户生产条件下作物产量差和氮养分效率差变异特征及其影响因素,为此,本文以冬小麦/夏玉米为对象,利用河北徐水2012²016年连续五年农户跟踪监测数据,分析小农户冬小麦/夏玉米产量及氮肥偏生产力（PFP_N）的变异特征,探讨管理措施、土壤养分等因素对变异产生的影响,并利用边界线方法评估各因素对产量差的相对贡献大小。在此基础上设计小麦/玉米高产高效技术并用农户同田对比试验验证技术的可行性。主要结果如下:（1）小麦/玉米产量差、氮肥效率差的变异广泛存在于不同时间空间尺度。2012²016年度冬小麦产量差变异幅度为889¹998 kg·hm^-2,年际间产量差为1707 kg·hm^-2,冬小麦产量年度内变异系数范围为5.9%¹3.8%,小于年际间变异系数15.0%。年度内农户平均PFP_N范围为25.5³6.5 kg·kg^-1。氮肥偏生产力年度内变异系数范围为17.6%³3.9%,小于年际间PFP_N变异系数13.1%。小农户冬小麦氮肥效率的变异大于产量的变异,高产高效比例低,同一农户,能够连续三年稳定达到高产或高效的比例分别为18.2%、4.5%。（2）小农户夏玉米不同年份产量差变化范围为1473.4³481.8 kg·hm^-2,小于年际间产量差3690.9 kg·hm^-2,年度内玉米产量变异系数的变化范围为8.2%¹5.5%,小于年际间变异系数16.8%。年度内氮肥偏生产力变异系数变化范围为20.3%⁴1.5%,年际间PFP_N变异系数33.2%。年度内效率差变化范围为21.4⁶9.3 kg·kg^-1,年际间效率差高达112.5 kg·kg^-1;小农户玉米氮肥效率比产量变异更大。2012²016年玉米低产低效农户占全部农户的66.9%。同一农户,能够连续三年稳定达到高产或高效的比例分别为0%、6.3%。（3）农户产量和效率的波动与管理因素和土壤养分因素的变异密切相关,不同年度管理因素和土壤速效养分含量对产量差的相对贡献大小不同,但播量、播期、施氮量、土壤硝态氮含量是农户冬小麦产量差相对较大的影响因素。收获密度不足是影响农户夏玉米产量的最主要因素。（4）从产量构成角度分析,单位公顷穗数与作物产量相关程度最大,提高单位公顷穗数,优化群体结构可以显著提高小麦/玉米产量。播种量、播种日期和基肥氮肥施用是对冬小麦单位公顷穗数影响最大的因素,贡献率分别占26.7%、14.5%和22.1%。播种密度是夏玉米单位公顷穗数的决定因素。（5）设置三个试验处理进行冬小麦高产高效技术体系验证,结果表明优化+氮肥精准管理处理（IP+N）、农户习惯处理（FP）和优化处理（IP）产量差异不显著。三个处理平均氮肥偏生产力（PFP_N）差异显著（P<0.05）,IP处理比FP处理增效20.9%,IP+N处理比FP处理增效60.6%。夏玉米高产高效体系验证结果表明,IP与FP处理产量差异不显著,IP+N处理平均产量比FP处理增产32%。IP+N处理平均PFP_N显著高于IP和FP处理,相比于FP处理增效32.3%。总之,小农户小麦/玉米产量和氮肥利用效率存在很大的时空变异,并由之产生较大的产量差和氮肥效率差,这些差异与农户管理和土壤养分因素的变异密切相关。基于农学诊断优化设计的高产高效技术体系可以实现农户产量和效率的同步提高,也是实现小农户大面积高产高效的重要途径。