从我国北方旱农特点出发，研究旱区农田不同水分条件下用肥量化指标及肥水耦合作用机理 ，提出不同类型区肥水耦合正交互的条件和调控技术，作为提高水、肥资源利用效率的科学 依据和农业生产的指导。
研究结果发现：
(1)施肥、小麦根系生长量、酶活性与水分利用间的关系，并首次提出根系生理活性综合评价指标；施肥使土壤水分的有效性增加8.16-27.05%，使100cm土层以下土壤有效水的利用率 提高85-160%；增加土水势(0.2-0.3MPa)，降低叶水势(0.3MPa)，土壤、作物间水的偏摩尔自由能增量梯度增大0.234～2.268J/mol，增强了土壤水分、养分向作物体的输导能力；干 旱导致作物水分亏缺，引起各种生理过程改变，肥水协调，增强了小麦在逆境中生存的应变能力，减轻了干旱对产量的影响。
(2)肥效发挥的水分阈值。肥力中等旱地冬小麦出苗的最适土水势为-0.5～—0.05MPa，土水 势〈-1.5MPa时不能出苗；壤质土含水量在10%以上时，肥效随含水量的增加而提高，含水量在10%以下，P肥尚有增产作用，氮肥呈负效应；土壤含水量8-29%的范围内，有利于有机N的矿化和NO3--N的硝化，其量与水分有明显的线性关系；P的扩散系数(D)与施P量和水分的关系密切；P、K、Zn等随水分增多，扩散距离加大。研究还发现在干旱胁迫的情况下，小麦近根处6-8mm有K的富集现象，并指出根外泌是主要原因。
(3)试验证明，降雨少于常年时，P肥效＞N，高于常年时，N＞P。如果同时改善肥水条件， 肥水的激励机制所产生的协同效应，使产量效应曲线的拐点后移，并使限制因素之间相互转化。建立的肥水直接和转换两种耦合效应模型，把水分、养分、与产量联系在一起，突破了只用养分预测产量的方法。
在扶风、临潼、渭南三县及洛阳市郊共推广587万亩，新增粮食18795万公斤，新增产值17 164.7万元；节省化肥(纯N)700.0～953.5万公斤，节支2067.79～2849.32万元；新增利税 19232.5万元。