西北农林科技大学节水灌溉实验站建立于1983年。2000年开始与陕西省水利厅合作建立了陕西省节水灌溉试验中心（站）。多年来，教学和研究人员做了大量的灌溉试验研究，取得了丰富的灌溉试验资料和研究成果。一、控制性作物根系分区交替灌溉
控制性作物根系分区交替灌溉技术（Controlled Roots-Divided Alternative Irrigation， CRDI）是试验站康绍忠教授等在90年代中期提出的一种先进的生物节水灌溉技术。其基本概念与传统概念不同。传统的灌水方法，追求田间作物根系活动层的充分和均匀湿润，CRDI则强调在土壤垂直剖面或水平面的某个区域保持干燥，而仅让一部分区域灌水湿润，交替控制部分根系区域干燥、部分根系区域湿润，以利于交替使不同区域的根系经受一定程度的水分胁迫锻炼，刺激根系吸收补偿功能，及作物部分根系处于水分胁迫时产生的根源信号脱落酸（Abscisic acid， ABA）传输至地上部叶片，以调节气孔保持最适开度，达到以不牺牲作物光合产物积累而大量减少其奢侈的蒸腾耗水而节水的目的。同时还可减少再次灌水间隙期间棵间土壤湿润面积，减少棵间蒸发损失；因湿润区向干燥区的侧向水分运动而减小深层渗漏。控制性作物根系分区交替灌溉在田间可通过水平和垂直方向交替给局部根区供水来实现，主要适于果树和宽行作物与蔬菜等条件。
试验站先后进行了田间控制性分区交替隔沟灌溉、田间控制性分区交替滴灌、田间控制性水平分区交替隔管地下滴（渗）灌、田间控制性垂向分区交替灌溉以及田间控制性分区交替隔畦灌溉等灌溉试验。
大田玉米控制性隔沟交替灌溉效应的试验研究表明，交替隔沟灌溉（AFI）有利于作物产生根源信号，有效控制叶气孔的开度，改善作物的水分利用效率。田间采用AFI方式，可以大大减小灌溉水发生深层渗漏的机率。
田间实行交替隔沟灌溉是一种经济实惠、切实可行的灌水方法。研究表明，采用交替隔沟灌水方式，在同等灌水量水平下，可增产2.85-3.96%。收获同等产量的玉米，AFI比CFI可节水33.3%以上。因此，在田间采用交替隔沟灌水方式是经济可行的。
控制性根系分区交替灌溉对冬小麦水分与养分利用效应的试验研究表明， CRDI通过对根系的干、湿交替锻炼，对根系生长产生促进作用，同时与控制1/2固定区域灌水相比，能使根系在土壤中均匀分布，且根长密度较对照大。
控制土壤含水率下限为55％(F的交替灌与控制土壤含水率下限为65％(F的交替灌相比，其干物质量降低17％，而耗水量却下降35％，节水效果明显。
玉米垂直分根交替供水灌溉试验的研究结果表明，分根区垂向交替灌水技术不仅在理论上是可行的，而且在生产实践中也可以得到具体应用。尽管在生产应用中可能存在着上层土壤水分易于下渗和下层土壤水分变化缓慢等问题，但只要灌水深度和上下层的土壤含水量控制适宜，仍能维持上下层土壤水势一定的梯度差，从而实现其在大田中的应用和推广。
垂直方向的控制性根系分区交替灌水技术与水平方向的根系分区交替灌类似，具有巨大的节水增产潜力。在试验范围之内，5d的交替灌与表面灌相比干物质量增加42.3％，WUE提高42.3％；与3d的表面灌相比，干物质量增加32.7％且节水26％以上。
经过交替灌水处理的作物其渗透调节能力明显提高，气孔关闭的临界叶水势降低，这是作物在更低的水势条件下维持正常生长和更高产量（生物产量）的主要原因；同时光合、蒸腾对气孔的反应差异即气孔对光合限制的滞后效应是水分亏缺条件下WUE提高的基本理论依据。
在试验研究的基础上提出了大田隔沟交替灌溉玉米需水量与灌溉制度。
二、作物调亏灌溉
调亏灌溉(Regulated Deficit Irrigation，即RDI)是国际上在20世纪70年代中后期以来出现的一种新的节水灌溉技术，其基本思想就是基于作物的生理生化作用受到遗传特性或生长激素的影响，在作物生长发育的某些阶段主动的施加一定的水分胁迫(即人为地让作物经受适度的缺水锻炼)，从而影响其光合产物向不同组织器官的分配，达到提高其经济产量而舍弃营养器官的生长量及有机合成物的总量，同时因营养生长减少还可提高作物种植密度，提高总产量，减少棉花、果树等作物的剪枝工作量，改善产品品质。
研究调亏灌溉对作物生长发育和生理机制的影响，有助于从理论上认识作物不同阶段水分胁迫对水分散失、光合作用及其产物分配与向经济产量转化效率影响的动态过程，确定调亏灌溉条件下作物群体光合产物的最优分配策略；探索不同阶段经历不同程度的亏水后重新复水对生长和产量的补偿效应；在认识作物节水生理机制的基础上，最充分的利用作物自身的生理生化特性，以便在作物生长的某阶段有意识地对其进行亏水处理，使其经受适度的水分胁迫，利用作物自身的调节和补偿功能最终达到节水增产的目的。
实验站主要进行了作物调亏灌溉指标体系、作物调亏灌溉制度以及作物调亏灌溉综合实施技术等研究。
大田玉米调亏试验研究结果表明：苗期需水量少，且苗期生长以根系的建成为中心。这时亏水“蹲苗”可使根系向下生长，以吸取深层土壤水分，促使茎杆矮、粗、壮，控制叶片旺长，以利于生育后期吸收更多的水分和养分，供应植株需要，而拔节期气温升高，叶面积增大，耗水量增加，对水分亏缺的敏感性相应增加。因而，拔节期受到重度亏水的处理其水分利用效率都比较低，尤以苗期丰水处理而拔节期重度亏水的处理最为严重。
玉米苗期调亏可在一定时间范围内降低株高及叶面积，但由于作物生长的补偿作用，调亏结束后复水可增加其生长速度，使其基本等同于一直充分供水的植株。苗期调亏虽然不能增加根系绝对长度和绝对重量，但却可大大提高作物的根冠比及根系相对粗度，增加根系活力，促使根系向下生长，增强抗旱性，增加植株抵御水分亏缺的能力，利于作物后期吸收更多的水分和养分，达到节水增产增益的目的。从产量和水分利用效率综合分析，玉米苗期调亏下限以50%—60%田间持水量为宜。
玉米拔节期气温渐高，叶面积增大，耗水量增加，对水分亏缺的敏感性也相应增加，对水分调亏的反应及补偿能力却不如苗期，拔节期施行中轻度调亏处理可达到节水效益显著而减产很少、或基本不减产的目的。此时以中轻度亏水为宜（60%田间持水量）。
适度而缓慢的水分亏缺可以增加根系生长，且抑制地上部分的旺长，减小干物质的生产，且使产量降低甚少，亦会有利于密植，提高总产量；抽穗前的持续重度亏水，则会使产量明显降低。从既提高作物产量、又提高水分利用效率出发，以苗期中度亏水结合拔节期轻度亏水最为适宜。
棉花调亏灌溉试验研究表明：适时适度的亏水不仅在复水后使光合产物具有补偿和超补偿现象，而且更有利于光合产物向棉桃的运转和分配，其中以苗期至花期为期14d的短历时重度亏水、中度亏水和苗期至现蕾期的长历时的中轻度亏水最为明显。而严重的或不适宜的亏水处理会使经济产量明显降低。
棉花苗期短历时土壤含水量为35%～55%(f的调亏处理及苗期、花期都进行的长历时土壤含水量为55%～70%(f 的调亏处理在一定程度上提高了根系的传导能力，增加了根系的吸水量，增强了作物的抗旱性，有利于复水后作物的生长。
调亏使得大量的生长冗余减小，株型紧凑，作物通风透气条件明显改善，落花落果现象缓解，根系分布较深，根冠比增大，使得根系可吸收更多的水分和养分，利于作物的生长，同时调亏结束复水后根系吸水能力的增强有助于总的生物量和产量的提高；调亏复水后，新叶的数目明显增多，光合功能面积增大，光合产物出现补偿和超补偿现象，使得“源”对“库”的供应相对充足，明显地促进了棉蕾、棉桃的形成和生长；调亏灌溉使养分的分配模式发生变化，同化物不仅由营养器官向生殖器官的分配增加，而且使更多的养分向棉桃运转和分配，最显著的变化表现为单铃重的明显增加和籽棉产量的显著提高；光合和蒸腾对气孔的反应差异及调亏对气孔行为的优化调节是产量和WUE 提高的生理学基础。
三、地下滴灌和膜上和膜下滴灌
1、地下滴灌
试验站进行了地下滴灌的防堵塞技术研究、地下滴灌和膜下滴灌的适宜布置形式以及地下滴灌和膜下滴灌的节水机理与最优灌水模式。研究了不同防堵塞措施对滴头或出水口流量的长期影响，确定出了可行的防堵塞处理技术。主要研究不同土质、不同布置方式条件下土体的湿润状况，果树地下滴灌毛管的适宜埋深及间距，不同作物膜下滴灌毛管的适宜布置方式以及研究两种灌水方式下不同时期，不同供水量对作物根区水分养分吸收转化效率及生长和产量的影响，从而确定其最优灌水模式。
针对影响地下滴灌均匀度的因素分析入手，采用室内测定的试验方法，对简易地下滴灌灌水器制造偏差、土壤水分运移规律、灌水器出流规律以及空气介质中毛管的水力特性、水力计算等进行了研究，探索了保证一定灌水均匀度的灌水技术参数组合规律。
地下滴灌条件下作物水氮吸收利用与最佳灌水技术要素研究表明，地下滴灌灌施方式对作物根系及冠层生长的影响优于地表灌水。地下滴灌在生育前期使作物经历水分胁迫，植株生长受到一定程度抑制，有蹲苗作用。生育中后期随着根系向纵深发展，作物水分状况改善；同化产物在地上、地下部分分配合理，避免根系对同化产物的浪费，从而促进了作物生殖生长，产量较高。
在产量有所提高的基础上，地下滴灌灌施方式比表面灌水的水分利用效率（WUE）提高30%以上，氮素养分利用效率（NUE）提高7.38～14.55%。灌施深度影响作物的产量、水分利用效率和氮素养分利用效率。冬小麦和夏玉米WUE和产量最高的灌施深度为40cm；夏玉米在20cm灌施深度达到氮素养分的最高利用效率；棉花则在50cm灌施深度实现产量、水分利用效率和氮素养分利用效率的高产高效的统一。
地下滴灌灌施方式使所灌施的NO3--N在滴孔周围形成高浓度区域。作为一种信号离子，NO3-在其富集区域刺激侧根萌发与伸长，导致中层土壤根长密度增加，使得根系在土壤中的分布改变，由此加强了作物对灌施深度周围养分高浓度区NO3--的吸收；NO3- 吸收量与根长密度密切相关（R2=0.9506）。
提出了地下滴灌的防堵处理技术，使其使用年限延长5年以上；提出了地下滴灌以及膜下滴灌两种灌溉方式的最优布置形式以及灌水模式，与传统沟灌相比节水达到40%以上。为这两种在西北干旱半干旱地区有着广阔应用前景的先进灌水技术的推广应用提供理论依据和技术途径。
2、膜上与膜下滴灌
膜上和膜下滴灌是覆膜种植与滴灌技术相结合的新的灌溉技术。研究了玉米膜上滴灌和棉花和酱用蕃茄膜下滴灌的适宜布置方式及经济可行性；不同阶段灌溉水平对作物生长、生理指标、产量和品质的影响；膜上和膜下滴灌的作物需水规律、需水量及其计算方法；寻求以节水高产优质为目标的最佳灌溉模式。
研究表明棉花地下部分与地上部分干物质累积量呈平行关系;棉花冠干重在某一株高会由渐增发展到渐减;冠干重在某一叶面积也会由渐增发展到渐减;较大的茎叶干重未必能获取高产。通过比较分析棉花、玉米各处理生育期内水分经历对其生长和产量的影响,发现:棉花蕾期经历48%田持的低土壤水分对营养生长的影响是可以通过复水来消除的,而要取得高产,应在花铃期使棉花再经历一次低土壤水分;前期土壤水分较高的情况下,花铃后期经历一次低土壤水分(45%田持),不会对产量产生不利的影响,而且是取得高产的必要条件；花铃前期经历低土壤水分,花铃后期土壤水分就不宜过高。玉米拔节期严重水分亏缺也会导致减产，穗期植株对土壤水分更敏感，乳熟期一般不需较高土壤水分。分析玉米、棉花产量及水分利用效率(WUE)与全生育期耗水量(ET)的关系,表明相应于WUE最高点的ET要低于相应于产量最高点的ET。在利用Jensen模型分析作物产量与阶段耗水量关系的基础上,应用动态规划方法,分析了最优的灌溉制度。
研究得到了棉花和酱用蕃茄两种作物膜下滴灌所适宜的毛管（滴灌带）布置方式，并从经济上证明其在棉花和蕃茄等作物上应用的经济可行性。膜下滴灌条件下的作物需水量，特别是在非充分灌溉时的作物需水量计算方法。在研究不同阶段的不同灌溉水平对作物产量和品质影响的基础上，提出了两种作物既考虑产量又考虑品质的节水优质高产灌溉模式。
膜下滴灌棉花需水规律试验表明，在整个生育期内膜下滴灌棉花的蒸发蒸腾量为317.77mm，平均日耗水强度为2.01mm/d。膜下滴灌棉花的作物系数在苗期有一个最小值0.26，生长到蕾期后上升到0.43，花铃前期达到整个生育期的峰值0.67，在花铃后期作物系数又开始回落到0.54，吐絮期降为0.45。膜下滴灌棉花的作物系数和出苗后的天数以及有效积温GDD之间存在显著的二次曲线关系。
膜下滴灌玉米需水规律试验表明，在整个生育期内膜下滴灌玉米的蒸发蒸腾量为507.02mm，平均日耗水强度为3.96mm/d。膜下滴灌玉米的作物系数在苗期有一个最小值0.39，到拔节期后上升到0.88，抽雄吐丝期达到整个生育期的峰医1.11，在灌浆期作物系数又开始回落到0.90，乳熟期进一步下降到0.50。膜下滴灌玉米的作物系数与出苗后的天数以及有效积温GDD存在显著的二次曲线关系。研究了棉花膜下滴灌条件下不同阶段不同灌溉水平对作物生长(干物质积累、叶面积等)、作物生理指标(蒸腾速率、光合强度、气孔阻力、叶水势等)、作物产量以及品质的影响，研究了不同阶段作物对缺水的敏感性以及对作物生长的后效性影响。膜下滴灌条件下的棉花需水规律、作物需水量及其计算方法，特别是在这种新的技术条件下非充分灌溉时作物需水量的计算方法。膜下滴灌条件下以节水、优质、高产为目标的最佳灌溉模式。
四、作物需水量试验研究
农田蒸发蒸腾的研究不仅是农田水分平衡研究的重要组成部分，而且是制定灌溉计划以及评价气候资源和水分供应状况的前提，在农业生产中有重要的作用。准确地测定棵间土壤蒸发对减少无效的土面蒸发，提高水分利用率有重要意义。
利用大型蒸渗仪和微型蒸渗仪相结合，研究了非充分灌溉条件下冬小麦和夏玉米生长期间逐日蒸发蒸腾和蒸发的变化过程及影响因素；分析了蒸发占蒸发蒸腾的比例及其随叶面积指数和表层土壤含水量的变化关系，灌溉后土壤蒸发的变化过程；测定了蒸发蒸腾、蒸发的日变化，分析了蒸发与蒸腾分摊系数的变化规律及气象因子对日蒸发蒸腾的影响；利用两种不同材料、不同规格的微型蒸渗仪分别测定了棵间土壤蒸发，并分析了其差异及原因。采用FAO-56推荐的单作物系数法和双作物系数法分别计算了冬小麦和夏玉米的作物需水量，并与蒸渗仪的实测值进行了比较，分析了其差异及原因。表明冬小麦的蒸发蒸腾耗水高峰在返青后，尤其是抽穗—灌浆期；土壤蒸发耗水主要在越冬前。夏玉米的蒸发蒸腾耗水高峰在拔节后。土壤蒸发主要受表层土壤含水量的影响，蒸发蒸腾随作物发育进程发生剧烈的变化 。
叶面积指数和表层土壤含水量是控制蒸发的两个基本因素。E/ET随叶面积指数的增加而减少；在地面有效覆盖后(LAI>3)，E/ET随表层土壤含水量的增加而增加。在作物生长的初期，地面覆盖度小，作物蒸发蒸腾以棵间土壤蒸发为主，E占ET的比例很大；随作物冠层的发育，地面覆盖度的增加，以蒸腾为主，棵间蒸发所占的比例逐渐减小。对日蒸发蒸腾来说，太阳辐射是其主要的影响因素。
利用蒸渗仪测定蒸发是一种简单、有效、可行的方法，但不同材料、规格的微型蒸渗仪所测的蒸发值各不相同。同一材料、同一规格的蒸渗仪封底与否对所测的值有一定的影响，而行间放置位置对所测的蒸发没有影响。
在地面部分覆盖的情况下，双作物系数法的计算值比单作物系数法的计算值更接近蒸渗仪的实测值；而在地面完全覆盖的情况下，两种方法的计算值十分接近。从总体来看，两种方法的计算结果有很好的相关性。单作物系数法比双作物系数法简单，建议在进行生育期作物需水量计算时采用单作物系数法；但在利用作物需水量进行灌溉预报和灌溉决策，要求的时段小时，采用双作物系数法。
研究表明，利用土壤水分胁迫系数修正作物系数得到缺水条件下作物蒸发蒸腾量的方法是可行的。采用FAO—56最新提出的土壤水分胁迫系数确定方法对三种水平水分处理下的麦田蒸发蒸腾量进行了估算，其计算值与实测值的平均相对偏差为7%，除降雨和灌溉后计算值与实测值偏差较大外，其余时段计算值与实测值符合较好。
