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水肥耦合技術就是根據不同水分條件，提倡灌溉與施肥在時間、數量和方式上合理配合，促進作物根系深扎，擴大根系在土壤中的吸水範圍，多利用土壤深層儲水，並提高作物的蒸騰和光合強度，減少土壤的無效蒸發，以提高降雨和灌溉水的利用效率，達到以水促肥，以肥調水，增加作物產量和改善品質的目的。
技術原理
作物根系對水分和養分的吸收雖然是兩個相對獨立的過程，但水分和養分對於作物生長的作用卻是相互制約的，無論是水分虧缺還是養分虧缺，對作物生長都有不利影響。這種水分和養分對作物生長作用相互制約和耦合的現象，稱為水肥耦合效應。研究水肥耦合效應，合理施肥，達到“以肥調水”的目的，能提高作物的水分利用效率，增強抗旱性，促進作物對有限水資源的充分利用，充分挖掘自然降水的生產潛力。
不同水分脅迫條件下，水肥對作物的生長發育和生理特性有著不同的作用機理和效果。首先，在水分脅迫較輕時，養分能顯著促進作物的根系和冠層生長發育，不僅增強了根系對水分和養分的吸收能力，而且提高葉片的淨光合速率，降低氣孔導度，維持較高的滲透調節功能，改善植株的水分狀況，從而促進光合產物的形成，最終表現為產量和WUE的提高。然而，隨著水分脅迫的加劇，養分的作用機理和效果發生了不同的變化。氮素的促進作用隨水分脅迫的加劇慢慢減弱，在土壤嚴重缺水時甚至表現為負作用。說明氮肥並不能完全補償乾旱帶來的損失。因此，隨乾旱脅迫的加重應適當減少氮肥的用量。與氮肥相反，在嚴重水分虧缺條件下，磷肥能促進作物的生長與抵禦乾旱脅迫的傷害。氮、磷有很強的時效互補性和功能互補性，合理搭配能顯著增產，達到高產、穩產和提高水分利用效率的目的。
對氮素和水分相互關係研究發現，由於含氮化合物需要相對較大的能量用於合成和維持生命，限制氮素的供應則可能導致含氮化合物在老的組織中轉移並供同樣需要能量的幼嫩組織利用。在氮素虧缺條件下，植株地上部與地下部比率下降，導致非光合組織相對增加，因而不利於水分利用效率的提高。有研究指出，施肥使冬小麥葉水勢下降，增加了深層土壤水分上移的動力，使下層暫時處於束縛狀態的水分活化，擴大了土壤水庫的容量，提高了土壤水的利用率，達到了“以肥調水”的目的。
通過對一定區域水肥產量效應的研究，同時預測底墒、降水量，就可以根據模型確定目標產量，擬定合理的施肥量，為“以水定產”和“以水定肥”提供依據，就可以在區域內“以肥調水”、“以水促肥”、“肥水協調”，提高水分和肥料的利用效率，對大面積農業增產具有實際指導意義。但因為不同地區水量、熱量、土壤肥力等條件不同，其肥水激勵機制也存在明顯差異。所以在某一區域建立的水肥耦合互饋效應模型，只能在相似地區適用，在另一地區用的效果則不理想或不適用。
技術要點
（1）平衡施肥
平衡施肥是指作物必需的各種營養元素之間的均衡供應和調節，以滿足作物生長發育的需要，從而充分發揮作物生產潛力及肥料的利用效率，避免使用某一元素過量所造成的毒害或污染。平衡施肥的技術要領：
a. 採集土樣分析；
b. 確定土壤肥力基礎產量；
c. 確定最佳元素配比與最佳肥料施用量；
d. 合理施用。
（2）有機肥、無機肥結合施用
有機肥與無機肥配合施用，能提高土壤調水能力，而且增產效果較好。但施用時應根據有機肥料和無機肥料種類的特點，適時、適量運用。使用中應考慮以下幾點：
a. 有機肥料含有改良土壤的重要物質，其形成腐殖質後，具有改善土壤水穩結構和增進土壤保水、保肥能力的作用，能提高作物對土壤水的利用率；化學肥料只能提供作物礦質養分，無改土作用，對中下等肥力土壤應儘量多使用有機肥料，並根據土壤礦質養分狀況配合施用一定量化肥。
b. 有機肥料在分解過程中會產生各種有機酸和碳酸，可促進土壤中一些難溶性磷養分轉化成有效性養分，在一定程度上了提高土壤磷養分總量。因此，可以適當降低使用化肥磷量的標準。
c. 有機肥料供肥時間長，肥效緩慢，化肥肥效快，兩者具有互補性。因此，有機肥應適當早施，化肥則可根據作物需肥情況按需施肥。
d. 在施用碳氮比比較高的有機肥（如秸稈還田）時，要適量增施氮肥，防止作物脫氮早衰，避免產量下降。
e. 由於種植作物種類及輪作方式不同，作物所需有機肥與化肥比例會有較大差異。如豆科作物可能需要有機肥、磷肥量多一些，氮肥需要量就很少；對於玉米，有機肥、化肥均應多施一些。所以，有機肥、化肥施用中應根據土壤養分狀況、作物需肥和種植方式情況不同而不同。
（3）採用適宜的施肥方式
對密植作物宜用耬播溝施，對寬行稀植作物以穴施為好，施肥後隨即澆水；花生、棉花、油菜等作物根據生長需要還可結合運用根外追肥。
（4）控制灌水定額
研究表明，灌水定額超過1050立方米每公頃便容易造成肥料淋失，在畦灌條件下灌水定額宜控制在825立方米/每公頃以內。
適用作物
適用於各類作物。
適用條件
水肥耦合效應與土壤狀況、作物種植方式等密切相關，不同作物在不同的土壤條件下，水肥耦合關係也會不同。因此，使用水肥耦合技術時應根據當地具體情況，將灌水與施肥技術有機地結合起來，調控水分和養分的時空分布，從而達到以水促肥，以肥調水，進而使作物產量最高，經濟效益最好。
與其他節水措施的關聯性
水肥耦合技術可以跟各種田間灌水技術、節水高效灌溉制度、以及其他農藝節水措施相結合，進行集成配套，形成節水、增產、增效的綜合技術模式。
使用成本
農戶使用水肥耦合技術一般不需要增加額外的投入。
綜合效果
據中國農科院農田灌溉研究所在河南新鄉的研究表明，不同灌水條件下，對冬小麥、玉米、花生等作物進行適宜的水肥管理，與原灌水量相比，地面灌可節水15～20%，噴灌可節水35～60%；主要作物增產幅度為9%～17%，化肥有效利用率提高15%～20%，主要作物的水分生產率達到1.5～2.1千克每立方米。
推廣套用總體情況
1）推廣套用情況：我國從“八五”開始，在水肥互動作用及耦合模式研究方面開展了大量工作，取得了很大的進展，目前水肥耦合技術在我國南北各地都有一定的套用，但推廣面積不大。
2）限制因素：
一是缺乏成熟的技術模式。儘管我國在“八五”以來一直把水肥耦合作為重點攻關課題之一，也取得了一定的研究成果，但是,由於各地區氣候、土壤條件不同，在某一地區取得的成果，在另一地區套用的效果則不理想或不適用。二是基層農技服務部門的示範、宣傳工作不到位，農民對水肥耦合技術提高產量、節本增效的認識不夠。
3）推廣措施：
① 領導重視，健全組織：縣農業局成立了測土配方施肥工作領導小組，負責整個行動的工作組織協調、技術指導和監督檢查。
② 廣泛建立示範區：選擇有條件的鄉、鎮建立示範區，化驗土樣，免費為農民提供技術服務。
③ 加強技術培訓：在電視台開辦固定節目，在《農民增收致富信息》上辦專刊，充分利用舉辦培訓班、專家下鄉講課等形式，加強測土配方施肥技術的宣傳、培訓力度。
9、技術支撐條件
技術依託單位：各農業高等院校、科研單位、各地農技推广部門、各地土肥所（站）。
水肥耦合技術套用
1、河北省武安市水肥耦合技術
河北省武安市耕地面積5.35萬公頃，其中坡耕地3.6萬公頃，占全市耕地面積的67.5%，主要農作物有玉米、小麥、棉花、穀子、豆類等。坡耕地土層瘠薄，缺水少肥，生產條件差，糧食單產一般在3375千克/ 公頃，皮棉570 千克/公頃。該市開展了坡耕地測土配方施肥行動，推廣測土配方技術0.6萬公頃，實現節本增效225萬元。其中，為提升耕地地力水平，該市建立玉米核心示範區333公頃，帶動0.33萬公頃，每公頃節本增效375元以上，農民獲益125萬元；建立棉花核心示範區133公頃，帶動0.133萬公頃，皮棉每公頃增產67.5千克，節本增效450元，農民獲益60萬元；建立穀子核心示範區133公頃，帶動0.133萬公頃，每公頃增產240千克，節本增效300元，農民獲益40萬元。通過建立高效節水、測土配方施肥樣板，典型示範，輻射帶動，形成了武安坡耕地培肥模式，促進了經濟、社會、生態效益同步增長。
2、河南新鄉小麥、玉米、花生水肥耦合技術
中國農科院農田灌溉研究所“九五”開始對河南新鄉地區主要作物開展水肥耦合技術模式研究。結果表明，不同灌水條件下，對冬小麥、玉米、花生等作物進行適宜的水肥管理，與傳統灌水量相比，地面灌可節水15～20%，噴灌可節水35～60%；主要作物增產幅度為9%～17%，化肥有效利用率提高15%～20%，主要作物的水分生產率達到1.5～2.1千克每立方米。
3、河南商丘地區冬小麥、夏玉米水肥耦合技術
針對豫東地區水、肥利用效率較低的狀況，“八五”期間中國農業科學院農田灌溉研究所在河南商丘開展了氮肥、磷肥和灌水的綜合效應試驗研究，結果表明：冬小麥、玉米水肥耦合存在閾值反應。冬小麥水肥耦合的閾值是：N(90～240千克每公頃)，P2O5(56.25～221.25千克每公頃)，灌溉定額1500～3750立方米每公頃，夏玉米水肥耦合的閾值是：N(105～255千克每公頃)，P2O5(52.5～127.5千克每公頃)，灌溉定額1500～3000立方米每公頃。低於閾值下限水平，N、P無明顯增產效應，水分利用效率(WUE)低；高於閾值上限，水肥互作效應呈減小趨勢；在閾值範圍，水肥互作增產效應顯著。
紫雲英苗期影響
1．水肥耦合對紫雲英苗期地上部分的影響
測定水肥耦合對紫雲英乾物質重、株高、葉片葉綠素含量和葉片丙二醛含量的影響。結果表明：不同的水肥條件影響紫雲英苗期，濕潤條件下紫雲英的生長受到脅迫，但促進乾物質的積累。高肥條件下紫雲英在越冬期出現肥害現象，而常規水肥條件下，紫雲英生長正常。乾旱條件下，紫雲英生長受到脅迫，但是未出現死苗現象。
2．水肥耦合對紫雲英苗期地下部分的影響
測定水肥耦合對紫雲英根乾重、根長、根系表面積、根系吸收活躍表面積的影響，結果表明：水分虧缺和肥料虧缺促進根的生長，但肥料虧缺條件下抑制根乾重的積累。輕度降低土壤水分，紫雲英根系可以通過提高活躍吸收表面積來適應脅迫環境，但土壤水分過低，活躍吸收表面積會降低。水分過多時紫雲英根系活力成先上升後下降的趨勢；在土壤水分過低和低肥條件下紫雲英的根系活力受到抑制。
3．水肥耦合條件下土壤肥力的變化
測定土壤速效N、P、K含量，結果表明：不同水肥耦合條件下．土壤速效N、P、K含量均有所積累，其中土壤速效P含量增加幅度最大，其增幅為121.39%，土壤速效N增加幅度最小，其增幅為7.22%，說明種植紫雲英能有效改善土壤肥力，但水分過多抑制土壤速效N、P、K含量增加。
