本文主要针对立体种植农田作物之间用水时空分布不协调以及立体种植与灌水技术用水不协调等问题展开研究，通过引入膜下滴灌技术与立体种植相结合，探讨耦合作用条件下的水分迁移机理，实现微灌与套种的协调。通过分析不同膜下滴灌量及不同套种模式对作物根冠发育、生长指标以及产量的影响，分析覆膜滴灌条件下的套种农田多作物水分时空变化，以及最适宜的供水模式和套种配置比例，最终形成膜下滴灌与立体种植耦合条下节水高效型灌溉制度，为干旱区节水灌溉发展及粮食增收提供理论依据和技术支持。番茄套种玉米大田试验于2011年在河套灌区磴口试验基地进行。选取当地特色经济作物番茄和玉米作为试验研究对象，深入研究了不同套种模式及灌水水平下的作物指标、水分变化、套种农田行间温度变化等特征，取得了如下成果：1.覆膜滴灌条件下套种农田作物根系主要分布在0~30cm土层内，占总根量的60%~70%，整个生育期内的2种作物根系生长出现了不交叉—少量交叉—大量交叉—不交叉的现象；0~30cm土层内不同水分对根密度的影响表现为：高水＞控水＞亏水，30cm以下则相反。2.覆膜滴灌条件下的土壤水分对0~60cm土层的影响较大，且含水率的空间变异性在40~60cm处最大；2种套种模式的不同行间位置含水率大小均显示：覆膜番茄行间＞番茄带膜间裸地＞覆膜玉米行间＞番茄带与玉米带膜间裸地。3.从套种农田不同行间位置的地温变化来看，地温波动程度随土层的加深而减弱，且膜外大于膜内；全生育期，膜内平均温度较膜外高1℃；套种农田表层（5cm以上）地温与含水率呈反比关系，下层（20cm以下）地温与含水率呈正比关系；表层（5cm处）地温与气温的线性关系主要与遮阴和覆盖有关，裸地且遮阴小的位置，地温与气温的拟合程度最好。4.通过对比分析番茄玉米套种对作物产量及水分利用效率的影响，表明充分灌水的4-2套种模式产量及水分利用效率最高，亏水灌溉的2-2套种模式最低。4-2套种模式的控水小区产量比充分灌溉产量低3.27%，但水量可节约29.74%，可见4-2的控水处理在不减产的情况下仍有较大的节水空间。