【目的】研究不同降水年型氮肥用量引起的小麦生育期耗水量、植株氮素积累与运转、产量及效率的变化，为黄土高原旱地冬小麦精准施肥提供理论依据。【方法】于2017—2020年在山西农业大学闻喜试验示范基地开展大田试验，种植制度为冬小麦后夏休闲，一年一熟。3个试验年降水量分别属于正常、干旱和湿润年型。试验设施氮量0、120、150、180、210 kg/hm~2 5个处理，分析了小麦耗水量、氮素吸收与利用、产量形成及不同降水年型间的差异。【结果】不同降水年型旱地小麦生育期总耗水量均以N 180 kg/hm~2最高，且丰水年和欠水年耗水变化率以施N 150～180 kg/hm~2最高，平水年则以施N 120～150 kg/hm~2最高。与其他施氮处理相比，丰水年施N 180 kg/hm~2提高了播种—拔节期植株氮素积累量，显著提高了花前叶片和穗轴+颖壳氮素运转量，平水年和欠水年施N 150 kg/hm~2提高了播种—拔节期植株氮素积累量及花前叶片和茎秆+叶鞘氮素运转量。不同降水年型花前植株氮素运转量、成熟期的植株氮素积累量变化率均以N 120～150 kg/hm~2最高。与其他施氮处理相比，丰水年施N 180 kg/hm~2产量显著提高了8.4%～35.6%，平水年施N 150 kg/hm~2产量显著提高8.9%～33.7%，欠水年施N 150 kg/hm~2产量显著提高13.4%～48.9%；不同降水年型产量变化率以施N 120～150kg/hm~2最高，且施氮量增加到N 180 kg/hm2时在丰水年仍可增产。丰水年施N 150～180 kg/hm~2肥效最高，达14.9 kg/kg，平水年和欠水年均施N 120～150 kg/hm~2肥效最高，分别达18.0和15.2 kg/kg；丰水年施N 180kg/hm~2、平水年和欠水年施N 150 kg/hm~2均可获得较高的水、氮利用效率和氮肥表观利用率。此外，不同降水年型增加施氮量条件下，产量、水分利用效率均与花前植株氮素运转量呈显著相关关系。【结论】综合考虑氮肥用量氮肥变化量对耗水量、氮素运转量及产量等变化率的影响，丰水年施N 180 kg/hm~2，平水年和欠水年施N 150 kg/hm~2可提高产量、水氮利用效率和氮肥表观利用率，该施氮量为该区域的推荐施肥量。