水资源严重紧缺,对人类生活造成影响的同时,也限制了农业的发展。对于农业发展而言,有限水的高效利用是节水农业的措施,也是改善作物水分利用效率的重要途径。本文以山西省霍泉试验站的冬小麦为研究对象,以土壤水热耦合模型和作物生长模型为基础,对冬小麦的水分动态变化过程、土壤温度及产量进行了模拟。并通过长系列气象资料选取五个典型年进行灌溉制度优化,建立不同灌水定额下的蒸散量模型与经验灌溉法进行比较做灌溉预报。分析近十年的冬小麦产量与效益,最终确定冬小麦最优的灌水决策方法。（1）提出了包含累计蒸散量和累计有效降水量的关系式。该式既可用于限量供水灌溉预报,还可用于充分供水灌溉预报中灌水时间的确定,称该方法为蒸散量法。给出基于蒸散量灌水方法确定的三种灌水定额（45mm、75mm和120mm）的参数值。灌水定额为45mm时,参数K=0.6741、M=27.158、c1=0.1639和c2=0.0985;灌水定额为75mm时,参数K=0.8425、M=39.348、c1=0.2728和c2=0.1155;灌水定额为120mm时,参数K=1.3481、M=74.917、c1=0.4501和c2=0.1237。参数K、M、c1和c2随着灌水定额的增加,都呈现不断增大的趋势。参数c1增加幅度较大。（2）对土壤水热耦合模型和PS123作物生长模型进行率定与检验,得到的决定系数较高,说明参数合理。以山西省霍泉试验站冬小麦为研究对象,利用土壤水热耦合模型和作物生长模型对土壤含水率和产量进行模拟计算,率定模型参数。土壤含水率实测值与模拟值的拟合效果较好,决定系数为0.7662;作物生长模型参数率定结果较好,其穗干重和地上部分干物质重模拟值和实测值的决定系数分别为0.9695和0.9433;冬小麦的籽粒干重模拟值与实测值的决定系数为0.9621。对率定的模型参数进行检验,土壤水热耦合模型参数验证结果的决定系数可达到0.6以上。作物生长模型参数验证结果的决定系数可达到0.9以上,结果表明,率定参数合理。（3）以山西省临汾市（1958-2019年）长系列气象资料为依据,对冬小麦生育期内的灌溉需水量进行频率分析,确定了5%、25%、50%、75%和95%五个典型年。（4）为了寻找最优的灌水时间,选取七组不同的灌水时间初始值,利用Excel规划求解工具中的演化算法。针对五种典型水文年某一灌水定额的灌水时间进行优化计算。以效益最大为目标函数,直至效益最大停止计算,最终确定冬小麦的优化灌溉制度。（5）考虑年际间气象因素变化的随机性,选择山西临汾市近十年的气象资料。将蒸散量法模型与经验灌溉法确定的增产效益对比分析。结果表明:灌水定额为45mm、75mm和120mm,灌溉一次水时,蒸散量模型比经验灌溉法十年增加效益平均值分别增加0.6%、6.7%和7.9%。灌溉二次水时,蒸散量模型比经验灌溉法十年增加效益平均值分别增加27.1%、27.3%和21.6%。灌溉三次水时,蒸散量模型比经验灌溉法十年增加效益平均值分别增加25.3%、16.8%和4.6%。