我国是农业大国,农业生产是国民经济的基础。水资源是限制农业发展的重要因素之一,同时是农业生产的资源支撑与保证。我国农业灌溉用水存在较为严重的浪费现象,灌溉用水利用效率较低,节水潜力较大。本文以我国主要作物的灌溉效率及节水潜力为研究对象,计算了夏玉米、春玉米、冬小麦、单季稻与双季稻在其种植区域内的理论水分生产率、理论灌溉效率与节水潜力。探讨了主要农作物的理论水分生产率、理论灌溉效率与节水潜力的空间分布特征以及理论水分生产率的年际变化。主要研究内容及结论如下:(1)理论水分生产率本研究基于光温生产潜力和作物需水量提出了理论水分生产率的概念。在收集气象数据的基础上,测算主要农作物在其种植区域内的光温生产潜力与作物需水量。以此为基础计算作物的理论水分生产率并分析其空间分布和时间变化规律。得到的结论有:夏玉米理论水分生产率最大(4.10 kg/m~3),单季稻理论水分生产率最小(2.55 kg/m~3)。空间分布方面,夏玉米理论水分生产率多呈现南高北低的趋势;春玉米理论水分生产率无明显空间分布规律;冬小麦理论水分生产率多呈现南高北低的趋势;双季早稻理论水分生产率呈现东部与西部偏高,中部地区偏低的趋势;双季晚稻理论水分生产率呈现东低西高的规律;单季稻中,华中单季稻理论水分生产率平均值最大,西南单季稻理论水分生产率略小,东北单季稻理论水分生产率最小。时间分布方面,在1964~2014年间,除双季晚稻外,主要作物的理论水分生产率都呈增加趋势。其中冬小麦的平均理论水分生产率增幅最大(16.60%),双季早稻的平均理论水分生产率增幅最小(0.56%),双季晚稻的平均理论水分生产率则下降了1.61%。(2)理论灌溉效率根据计算得到的理论水分生产率,结合文献调查得到的实际水分生产率,本文提出了理论灌溉效率的概念和测算方法。结果显示,春玉米的平均理论灌溉效率最高(65.73%),双季晚稻的平均理论灌溉效率最低(46.42%)。空间分布方面,夏玉米理论灌溉效率的空间分布无明显规律。春玉米理论灌溉效率大致呈现由东向西先增加后逐渐减小的趋势。冬小麦理论灌溉效率的空间分布无明显规律。华中单季稻区的平均理论灌溉效率最小,西南单季稻区较之略大,东北单季稻区的平均理论灌溉效率最大。(3)节水潜力以作物实际水分生产率和理论水分生产率,计算出生产单位产量的主要农作物可节约的水量。此外,基于理论灌溉效率计算的节水潜力比例,结合各地区灌溉用水定额计算主要农作物单位面积可节约灌溉用水量。结果显示:双季早稻单位产量节水潜力最大(0.53 m~3/kg),春玉米单位产量节水潜力最小(0.20 m~3/kg)。夏玉米、冬小麦与双季稻的可节水比例都在50%以上,春玉米与单季稻的可节水比例也超过35%。夏玉米单位面积可节约的灌溉水量最少(634.47 m~3/hm~2),双季晚稻单位面积可节约的灌溉水量最多(2873.47 m~3/hm~2)。