El sistema de doble cultivo de trigo de invierno y maíz de verano es el patrón de cultivo principal para el trigo y el maíz en áreas de secano de China. La gestión de la labranza en este sistema se lleva a cabo típicamente antes de la siembra del trigo. Sin embargo, pocos estudios han validado y cuantificado el impacto de los métodos de labranza antes de la siembra del trigo y las prácticas de riego durante la temporada de trigo en la formación del rendimiento y la eficiencia en el uso del agua del maíz de verano. Por lo tanto, este estudio hipotetizó que la subsoladura antes de la siembra del trigo mejora el rendimiento del maíz y la EAU al aumentar la retención de humedad del suelo y el desarrollo de las plantas. Se realizó un experimento de campo de tres años con un diseño de parcelas divididas en dos factores en la intersección de la Meseta Loess y la Llanura Huang-Huai-Hai en China para la validación, desde 2019 hasta 2022. Tres métodos de labranza antes de la siembra del trigo (RT: labranza rotativa; PT: arado, SS: subsoladura) se asignaron a las parcelas principales, y dos prácticas de riego durante la temporada de crecimiento del trigo (W0: riego cero; W1: riego único) se asignaron a las subparcelas. Medimos la humedad del suelo, el rendimiento de grano, la acumulación de materia seca, la acumulación de nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K), y la eficiencia en el uso del agua del maíz de verano. Los resultados indicaron que la subsoladura antes de la siembra del trigo aumentó el almacenamiento de agua en el suelo en la siembra del maíz de verano, promoviendo así la acumulación de materia seca y nutrientes. En comparación con la labranza rotativa y el arado, la subsoladura antes de la siembra del trigo aumentó el rendimiento de grano y la eficiencia en el uso del agua del maíz en un promedio del 19.5% y 21.8%, respectivamente. El riego único durante la temporada de trigo tuvo efectos negativos en el almacenamiento de agua en el suelo antes de la siembra y la productividad del maíz en términos de rendimiento y acumulación de materia seca. Sin embargo, la subsoladura antes de la siembra del trigo puede mitigar estos efectos negativos del riego único. El análisis de correlación y los resultados del modelo de ruta indicaron que los métodos de labranza antes de la siembra del trigo tuvieron un mayor impacto en el almacenamiento de agua en el suelo y la productividad del maíz que las prácticas de riego durante la temporada de crecimiento del trigo. El factor más directo que afecta el rendimiento del maíz fue la acumulación de materia seca, mientras que el factor más directo que afecta la eficiencia en el uso del agua fue la acumulación de nutrientes. La técnica de preferencia por similitud a una solución ideal (TOPSIS) de evaluación integral indicó que la subsoladura antes de la siembra del trigo era superior para lograr un alto rendimiento de maíz y eficiencia en el uso del agua bajo la práctica de riego único durante la temporada de trigo. Estos hallazgos ofrecen orientación práctica para optimizar el uso del agua del suelo y la productividad del maíz en tierras secas.