La precipitación es la principal causa de variación en el rendimiento de los cultivos en la producción agrícola de secano en la Meseta de Loess. Dado que la sobre-fertilización es económicamente y ambientalmente indeseable, y el rendimiento de los cultivos y los retornos resultantes por la entrada de N son inciertos cuando la variabilidad de la lluvia es alta, optimizar la gestión del N de acuerdo con la precipitación durante la temporada de barbecho es vital para un uso eficiente del agua en los cultivos y un alto rendimiento en los sistemas agrícolas de secano. Los resultados muestran que la tasa de tratamiento de nitrógeno de 180 aumentó significativamente el porcentaje de macollos, y el índice de área foliar en la antesis, la macolladura, la madurez de la materia seca en antesis, y la acumulación de nitrógeno estaban estrechamente relacionados con el rendimiento. El tratamiento N150 en comparación con el tratamiento N180 aumentó significativamente el porcentaje de macollos portadores de espiga en un 7%, la acumulación de sustancia seca de la macolladura a la antesis en un 9%, y el rendimiento en un 17% y 15%, respectivamente. Nuestro estudio tiene importantes implicaciones para la evaluación de los efectos de la precipitación durante el barbecho, así como para el desarrollo sostenible de la agricultura de secano en la Meseta de Loess. Nuestros resultados indican que ajustar las entradas de fertilizantes de N en función de la variación de la lluvia de verano podría mejorar el rendimiento del trigo en los sistemas agrícolas de secano.