为探明微喷补灌水肥一体化对冬小麦产量及水分和氮素利用效率的影响，于2019—2021年冬小麦生长季进行不同水肥管理模式试验。以山农29为试验材料，采用裂区设计，设置畦灌（W1）、微喷补灌（W2）两个主区，设置拔节期随水追施均匀供氮（T1）和开沟条施局部供氮（T2）两个副区。结果表明，与W1处理相比，W2处理全生育期灌水量两年度分别减少53.3 mm和45.9 mm，节约用水35.5%和30.6%。同一灌溉模式下，T2处理施肥行在开花期0～80 cm土层和成熟期0～120 cm土层土壤硝态氮含量均显著高于T1处理。W1模式下，T1处理开花期和成熟期0～30 cm土层土壤硝态氮含量显著高于T2处理非施肥行相应土层，开花期和成熟期0～100 cm土层根长密度、根表面积密度显著高于T2处理的施肥行和非施肥行，开花后0～20 cm土层根系活力、开花后氮素同化量和营养器官氮素向籽粒转运量、氮肥偏生产力、氮素利用效率、水分利用效率和籽粒产量与T2处理均无显著差异。W2模式下，T1处理开花期和成熟期0～60 cm土层土壤硝态氮含量显著高于T2处理非施肥行相应土层，开花期和成熟期0～100 cm土层根长密度和根表面积密度显著高于T2处理的施肥行和非施肥行，开花后0～20 cm土层根系活力、开花后氮素同化量和营养器官氮素向籽粒转运量、氮素吸收效率、氮素利用效率、氮肥偏生产力、水分利用效率和籽粒产量均显著高于T2处理。以上结果说明，在传统畦灌条件下，拔节期随水追肥均匀供氮与开沟条施局部供氮相比，小麦籽粒产量和水分与氮素利用效率无显著差异；在微喷补灌节水条件下，拔节期随水追肥均匀供氮明显优于开沟条施局部供氮；微喷补灌水肥一体化（微喷补灌+拔节期随水追肥均匀供氮）优化了土壤硝态氮的空间分布，能够在小麦生育中后期保持较高的供氮水平，显著提高根系吸收面积和吸收强度，增加开花后氮素同化量和营养器官向籽粒氮素转运量，与局部供氮处理相比，实现了籽粒产量和水分与氮素利用效率的同步提高。