农田土壤水分动态变化规律、有效性评价和土壤水分运动的模拟长久以来一直是干旱半干旱地区的研究热点问题，是灌溉预报和节水灌溉科学管理的理论依据。本论文对甘肃武威石羊河流域的春小麦、春玉米和裸地等不同作物类型农田土壤水分动态变化规律进行研究，评价了农田土壤水分的有效性,在此基础上，构建了农田分层土壤水分运动模型，并对模型进行了验证，获得以下主要结果：（1）石羊河流域裸地、春小麦地和春玉米地土壤水分受降水（灌溉）、蒸发蒸腾和土壤水分运移等影响变化幅度均较大，裸地和春小麦、春玉米两种作物类型的农田相比，其土壤水分变化的剧烈程度较小，深层（80-100cm）土壤水分基本保持稳定，而作物覆盖的农田深层(80-100cm)土壤含水率变化幅度较大，主要是受到作物根系吸水的影响；农田蒸发蒸腾量受土壤水分含量影响较大，土壤水分含量长时间处于较低水平会导致农田蒸发蒸腾量大幅度减少。（2）在当地灌溉制度条件下，春小麦作物根系层水分整个生育期内基本为“中等有效”，对春小麦生长有利；春玉米作物根系层内的水分在生育期内则由“易效”转为“难效”，而且随着土层的加深，土壤水有效性由“易效”转为“难效”的时间依次推后，即在春玉米生长期内，即在春玉米生长期内，随着作物根系的生长，深层土壤中储存的有效水量将逐渐被春玉米吸收利用。（3）提出了分层土壤含水率对作物蒸发蒸腾量影响的评估模型，对春小麦和春玉米不同土层的土壤含水率对作物蒸发蒸腾的影响程度进行了评价，春小麦表层和浅层土壤（0-30cm）的水分状况对作物生长影响最大；春玉米浅层和中层土壤（10cm-80cm）水分状况对其生长影响程度最大。（4）构建了春小麦抽穗-成熟期农田土壤水分分层运动模型，经验证，30-80cm土层土壤水分动态变化模拟精度较高，上层和深层土壤水分动态变化模拟精度较差。