直插式根灌技术(Straight Tube Irrigation，STI)，是通过输水微管，将灌溉水直接输送到作物根系密集分布区域，实现了土壤水分越层灌溉的一种新型节水灌溉技术。研究灌溉条件下的土壤水肥变化与分布规律，可为灌溉技术的田间推广提供理论基础。本文以直插式根灌技术为对象，主要研究了该技术在应用过程中土壤水分和养分的变化与分布规律。为了突出直插式根灌技术的应用广泛性，本文在多个试验区进行综合试验，形成了从时间、地区、土壤属性、作物类型、灌溉技术等多方面的对比研究。使用农田气象自动监测系统采集气象数据、采用多通道TDR土壤温湿度自动观测仪测定土壤体积含水量，烘干法测定土壤质量含水量。试验主要得到以下结论:　　(1)直插式根灌过程中，土壤含水量随灌水时间的变化符合Logistic曲线变化，停灌后，土壤水分消退规律符合幂函数模型变化，不同土层土壤水分最大增加速率依次为60cm＞40cm＞80cm＞100cm＞20cm。由于土壤质地的不同，直插式根灌的土壤水分空间分布规律也不一致，1号试验地（宁夏中卫沙坡头生态环保基地），灌溉前后土壤水分变异系数100cm土层最大，20cm土层最小，土壤含水量的空间异质性60cm土层最高，20cm土层最低;2号试验地（新疆建设兵团农二师33团），灌溉前后土壤水分变异系数80cm土层最大，100cm土层最小，土壤含水量空间异质性80cm土层最高，100cm土层最低。　　(2)基于土壤水分蒸发量的计算表明，1号和2号试验地，直插式根灌分别比地表滴灌节水27.38％和29.36％;依据水量平衡原理计算表明，1号和2号试验地，直插式根灌的节水量分别比地表滴灌高21.01％，和27.77％。　　(3)灌水量相同时，直插式根灌条件下，黑果枸杞苗林土壤水分利用效率，比地表滴灌高21.05％;枣树土壤水分利用效率比地表滴灌高18.61％，比漫灌高50.00％。　　(4)水肥耦合灌溉，对土壤有效磷和总磷含量的影响最大，对土壤总碳、总氮和速效氮的影响次之，对有机质、总钾和速效钾含量影响最小;直插式根灌主要影响深层土壤养分的分布，地表滴灌主要影响表层土壤养分的分布;黑果枸杞生物量大小依次为施肥处理直插式根灌＞施肥处理地表滴灌＞不施肥处理直插式根灌＞不施肥处理地表滴灌，且施肥处理组与不施肥处理组之间差异显著。　　(5)直插式根灌条件下土壤湿润体形状为上下两个半椭球体，可用幂函数模型模拟土壤湿润锋扩散距离与灌水时间之间的关系。通过试验，给出了直插式根灌湿润体内含水量的计算公式，并推导出了灌水总量的预测模型。　　(6)对于不同土壤立地类型，土壤水分扩散速率大小依次为沙质壤土＞风沙土＞灰棕漠土;对于不同灌溉方式，垂直扩散速率，直插式根灌＞地表滴灌，水平扩散速率，地表滴灌＞直插式根灌。