本论文以华北平原水资源缺乏地区河北省栾城县为例，通过连续四年周期内的不同模式轮连作定位试验，监测不同模式土壤水分消耗特征，运用比较分析的方法，重点对各模式的水资源利用效率进行比较，筛选出节水、高效的作物模式，以探讨部分替代高耗水的麦玉系统的可行性，从而实现农业节水和可持续发展。研究的主要结果与结论如下： (1)从单个作物耗水特征研究得出，各作物消耗土壤水分层次不同，但干湿交替规律相似。冬小麦主要利用了表层0-120cm土壤水分，春花生、夏玉米、春大豆、青贮玉米、青刈黑麦以及春棉主要利用了0-60cm土壤水分，而春甘薯和苜蓿则可以利用表层0-100cm土壤水分。因此通过不同作物的搭配，可以充分利用不同层次的土壤贮水。 (2) 不同模式周年耗水量代表着农田实际水资源消耗强度。通过四年的定位试验，将不同轮连作模式的轮作周期内平均耗水量进行比较，得出设计的七种轮连作模式均比对照节水，具有节水潜力。周年平均耗水量排序为：传统麦玉模式(849.6mm)>粮棉油模式(723.5mm)>粮豆模式(723.3mm)>粮油模式(709.1mm)>多年生苜蓿模式(685.0mm)>春棉一熟模式(637.2mm)>粮棉薯模式(610.4mm)>青贮玉米模式(592.8mm)，其中青贮玉米模式节水达30.22％。 (3)作物的水分利用效率(WUE)，是评价节水农业与否的一个重要指标，研究得出高耗水的传统麦玉模式的等价产量水分利用效率最高。8种模式高低排序为：传统麦玉模式(20.14kg·hm<-2>.mm<-1>)>粮油模式(17.50kg·hm<-2>.mm<-1>)>苜蓿模式(16.17kg·hm<-2>.mm<-1>)>粮棉油模式(15.67kg·hm<-2>.mm<-1>)>粮棉薯模式(14.84 v)>粮豆模式(12.87 kg·hm<-2>.mm<-1>)>青贮玉米模式(9.14kg·hm<-2>.mm<-1>)>春棉模式(5.12 kg·hm<-2>.mm<-1>)。 (4)经济水分利用效率(EWUE)反映每消耗单位水资源的经济价值。通过计算表明，几种轮连作模式的EWIJE结果与排序为：苜蓿模式(26.36 yuan·hm<-2>·mm<-1>)>粮棉薯模式(24.89yuan·hm<-2>·mm<-1>)>粮棉油模式(23.98 yuan·hm<-2>·mm<-1>)>粮油模式(21.54 yuan·hm<-2>·mm<-1>)>青贮玉米模式(20.71 yuan·hm<-2>·mm<-1>)>传统麦玉模式(17.12 yuan·hm<-2>·mm<-1>)>春棉模式(14.15yuan·hm<-2>·mm<-1>)>粮豆模式(12.70 yuan·hm<-2>·mm<-1>)。各轮连作模式中除春棉模式与粮豆模式比传统模式低外，其它五种模式的EWUE均高于传统麦玉模式。 (5)经耗水量、等价产量水分利用效率、经济的水分利用效率等指标综合比较认为，粮油模式、粮棉薯模式和苜蓿模式能够成为麦玉复种连作模式的替代模式，实现该区农业可持续发展。