本研究针对新疆玛纳斯河流域灌溉农业发展过程中存在的问题，采用区域调查、定位试验和定量模型相结合的方法，分析了该区域农业灌溉水资源保障度及可开发潜力；系统评价了主要农作物的水分生态适应性，对膜下滴灌和常规沟灌两种灌溉方式下作物水分生产效率的差异进行了试验研究，并初步探讨了膜下滴灌条件下氮肥的增产效应，以及不同灌溉方式对土壤盐渍度的影响；最后提出了区域灌溉农业可持续发展的关键技术。主要结论如下： (1)目前王码纳斯河流域灌溉水资源保障度为96％，其中下野地、莫索湾、玛纳斯等灌区已处于亏缺状态。随着地下水开采率的提高以及扩大各种节水技术的应用，预计2010年和2020年各灌区灌溉水资源供需基本平衡或部分灌区甚至略有盈余。按目前水资源的利用水平和未来开发趋势，预计2010年全流域农业水资源可挖掘潜力1.39x10<8>m<3>，其中开源潜力、节流潜力分别占28.8％、71.2％；2020年农业水资源可挖掘潜力3.10×10<8>m<3>，其中开源潜力、节流潜力分别占36.1％、63.9％。 (2)主要农作物的水分生态适应性评价结果表明：该区域自然降水远不能满足作物生长的需求，亏缺是作物水分平衡的主要特征。从作物需水与降水的耦合特征来看，粮食作物需水与降水的耦合程度从高到低排序依次为薯类作物>冬小麦>春谷子>春大豆>春小麦>春玉米>水稻；经济作物耦合度依次为：瓜类作物>油料作物>麻类>棉花>苜蓿>蔬菜>糖类作物。从自然降水状态下农田水分平衡来看，粮食作物全生育期的亏水量从人到小依次为水稻>春玉米>冬小麦>春人豆>春谷子>春小麦>薯类作物；经济作物亏水量依次为蔬菜>糖类作物>苜蓿>棉花>瓜类作物>麻类作物>油料作物。该区域主要作物水分生产效率以春小麦、春玉米等粮食作物最高，其次为棉花、番茄和苜蓿，而葡萄、蔬菜和蟠桃等瓜果菜类作物相对较低；从水分生产效益比较来看，以葡萄、蟠桃、蔬菜瓜果菜类作物最高，苜蓿、棉花等次之，而春小麦、春玉米等粮食作物最低。 (3)50多年来该区域作物产量和水分生产效率不断得到提高。在其发展过程中，盐渍化土壤改良，化肥用量增加以及地膜覆盖栽培、秸秆还田、优良品种等技术的应用，以及90年代后期发展起来的高效节水技术对于水分生产效率的提高起了重要作用。发展膜下滴灌技术以及增加氮肥施用量和合理配比施肥对于提高作物产量和水分生产效率仍具有很大的潜力，是该区域提高用水效率和保障灌溉农业可持续发展的重要技术途径。 (4)该区域先后经历无排水大水漫灌、有排水低效灌溉、实施井灌井排和节水高效灌溉等四个不同技术阶段后，盐碱基本得到控制，处于相对稳定的状态。不同灌溉方式对土壤盐渍化的影响著异较大，目前正在大力推广的膜下滴灌技术具有较好的压盐效果，是实现该区域盐渍化弃耕地生态重建和保持农田水盐平衡的重要技术途径。 (5)在分析玛纳斯河流域灌溉农业可持续发展的技术需求特征基础上，提出区域农业水资源合理开发优化利用、农业高效节水增产、保持水盐平衡、农业结构调整等关键技术。