本文通过大田试验,主要从沟宽、沟深、田面坡度及垄宽四要素对沟灌的地表水流运动特性、入渗特性、节水效果与灌水均匀性等方面研究分析,并实际应用于冬小麦、夏玉米周年连作生产,通过作物的生长发育、耗水规律、产量和水分生产效率等因素对比影响进行分析和验证,主要研究结果如下:(1)通过大田实验对不同灌水技术要素组合时灌溉水流的运动规律进行观测和分析研究,结果表明:坡度对水流推进与消退影响最大,其它依次为垄宽、沟宽和沟深。(2)采集大量的试验数据,计算不同灌水技术要素组合下的累计入渗量,经研究知影响累计入渗量的主要因素是沟灌中水势梯度和入渗面积;入渗面积随沟宽、沟深的变化而改变,水势梯度随垄宽变化而变化,因此沟宽、沟深和垄宽是累计入渗量的主要影响因素,坡度仅对(沟首尾)入渗水量分布有影响。(3)通过分析灌后六小时的土壤水分分布情况对湿润锋运移速度进行研究,可知在灌水要素中,沟宽、垄宽和沟深对湿润锋运移速度影响比较明显,田面坡度对湿润锋运移速度影响较小,但沟首和沟尾的湿润锋曲线差别较大。(4)用Ea(灌水效率)和Ed(灌水均匀度)作为灌水质量评价指标,建立了灌水质量评价模型,采用MATLAB软件优化了70cm和110cm垄宽下不同沟灌灌水技术要素组合的灌水质量;同时对不同沟灌技术参数进行正交试验和极差分析,结果表明坡度和垄宽为影响灌水质量的主要因素,沟宽和沟深为次要因素。较为合理的周年连作宽垄沟灌灌水技术要素组合为:垄宽70cm,沟宽40cm,沟深20cm和坡度1‰,适宜入沟流量为1.65L/s,灌水效率、储水效率和灌水均匀度分别为93.21%、91.83%和92.78%。(5)将初步优选后的沟灌灌水技术参数应用于实际大田作物,并与传统平作畦灌进行一系列对比试验,通过作物的生长发育指标、水分生产效率,以及产量因素分析小麦、玉米垄作一体化模式下沟灌灌水参数影响分析。垄作与传统平作对比,结果发现沟灌灌水技术参数优选过后的垄作栽培整体生理指标都有明显的提高,最终达到节水增产的效果。