在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原旱塬地19571~998年期间不同施肥水平下小麦玉米轮作方式"春玉米→春玉米→冬小麦→冬小麦→冬小麦→冬小麦"的产量变化和土壤水分效应。模拟结果表明:1)无肥、低肥、中肥和高肥处理下,小麦玉米轮作方式的模拟产量均呈现波动性降低趋势,其平均值分别为1.573、3.272、3.877和4.318 t/hm2,其适宜的施肥量范围为N 901~20 kg/hm2、P 306~0 kg/hm2;2)4种施肥处理下,小麦玉米轮作田逐月土壤有效含水量均呈现波动性降低趋势,平均每年分别减少8.5、10.3、12.3和12.0 mm,无肥、低肥和中肥处理间土壤有效含水量差异十分显著;3)在模拟初期(19571~962)出现了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程,在模拟中后期(19751~980,19931~998)均出现了稳定的土壤干层,无肥和低肥处理土壤干层分布于2—3 m和2—4 m土层,中肥和高肥处理均分布于2—5 m土层,表现出随肥力和作物产量水平的提高,土壤干层厚度逐渐加深。