我国是世界上水资源严重短缺的国家之一，尤其在北方地区缺水更为严重。但与此同时，我国农业用水浪费又相当普遍和严重，灌溉水和自然降水利用率低，农业用水效率也不高。因此，在我国北方农业区大力发展节水灌溉，对于缓解该区域水资源紧缺状况，保证农业生产的可持续发展具有重要意义。 在我国北方补充灌溉区实施节水灌溉，一个很重要的工作是在作物整个生育内实施科学的用水调配。作物正常生长需要多少水?自然降水能供给多少水?有多少水需要通过灌溉补充，以及需要在什么时候补充?这些问题都是实施农业用水科学调配的重要基础。为了获得满意的答案，需要综合考虑作物自身生长发育状况，以及气象条件(光、温、热、降雨)、土壤条件(土壤性质、水分状况等)等环境因素的影响，这样才能对作物需水量和缺水状况作出符合实际的评价，从而制定出合理的补充灌溉制度。 本项研究以北方地区广泛种植的冬小麦为对象，通过田间试验和理论分析，以土壤水量平衡原理为基础，利用农田水利学、农业气象学、植物生理学及现代数学方法和计算手段，定量描述土壤-植物-大气连续体中水分运移、转换和利用过程，对冬小麦田块的水分供需状况和缺水量进行系统分析，并利用河南新乡站51年的历史资料进行实例模拟，研究确定了新乡地区冬小麦生产过程中作物缺水量的适宜计算模式。 在河南新乡开展的田间试验和实例模拟研究，得出的结论主要有如下几点： (1)以水量平衡法为基础，分析研究了适宜水分条件下的冬小麦生育期耗水量及耗水规律，确定参照作物需水量、叶面积指数和土壤含水量为冬小麦实际用水量的主要影响因子。在河南新乡地区，冬小麦的实际耗水量可用如下模式进行估算。 (2)作物的叶面积指数变化过程与积温具有良好的相关性。通过对2004-2005和2005-2006两个冬小麦生长季在大田和测坑适宜水分处理下实测资料的分析，研究了冬小麦生育期积温与叶面积指数之间的动态变化关系，并基于修正的Logistic生长曲线，以分段模式建立了相对叶面积指数(RLAIi)和相对有效积温(RDDi)之间的关系模型，应用结果表明该模型具有较好的模拟效果。 (3)利用自制双环入渗仪和美国圭尔夫渗透仪对试验区土壤水分入渗特性进行测定。分析研究了不同初始土壤含水量条件下的土壤水分入渗特征，以及不同容重、土层度对土壤稳定入渗率的影响。根据实测数据资料，以Philip模式为基础，建立了试验区不同土壤初始含水量下均可使用的水分入渗模型：it=22834θ0-3.6176t-0.5+0.157与实测值相比，该模型能较好的模拟试验区的土壤水分入渗过程。 (4)利用建立的有关模型，以1951年至2001年共51年的逐日气象数据为基础,在适宜水分条件下，以土壤水分平衡法为基础，综台考虑作物蒸散、降水和灌溉等因素，模拟计算了新乡地区冬小麦生长季内的逐日需水量，并通过相应的累加，确定了逐周、旬、月、年需水量值，以及相应时段的有效降水量值。通过对模拟结果的系统分析，研究了该地区连续50个冬小麦生长季不同时间段内有效降水量的变化及其规律性，建立了不同时长尺度下的有效降水量估算模式。 (5)在确定的冬小麦生育期需水量和有效降水量计算模式的基础上，提出了河南新乡地区不同时长尺度下的冬小麦缺水量适宜估算模式。