به‌منظور بررسی تأثیر آبیاری تکمیلی و نانواکسید آهن بر عملکرد، برخی صفات بیوشیمیایی و فیزیولوژیک گندم در شرایط دیم، آزمایشی در سال 1395 به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار در ایستگاه تحقیقات کشاورزی اردبیل اجرا شد. فاکتورهای مورد بررسی شامل سطوح آبیاری (آبیاری تکمیلی در مراحل آبستنی و خوشه‌دهی و عدم آبیاری یا کشت دیم) و کاربرد نانواکسید آهن در چهار سطح (عدم کاربرد نانواکسید آهن به‌عنوان شاهد و محلول‌پاشی 0/3، 0/6 و 0/9 گرم در لیتر نانواکسید آهن) بود. مقایسه میانگین‌ها نشان داد کاربرد 0/9 گرم بر لیتر نانواکسید آهن در شرایط دیم محتوای پرولین، قند محلول و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت (پراکسیداز، کاتالاز و پلی‌فنل اکسیداز) را به‌ترتیب 129/89، 168/76، 27/64، 94/2 و 31/71 درصد نسبت به عدم کاربرد نانواکسید آهن در شرایط آبیاری در مرحله آبستنی افزایش داد. همچنین یک افزایش حدود 75/89 و 38/43 درصدی به‌ترتیب در محتوای پروتئین برگ و عملکرد دانه در کاربرد 0/9 گرم در لیتر نانواکسید آهن و آبیاری تکمیلی در مرحله آبستنی نسبت به عدم محلول‌پاشی در شرایط دیم وجود داشت. به‌نظر می‌رسد کاربرد نانواکسید آهن و آبیاری تکمیلی می‌تواند به‌واسطه بهبود صفات بیوشیمیایی و فیزیولوژیک، عملکرد دانه گندم تحت شرایط دیم را افزایش دهد.