无源自控节水灌溉技术的基本原理是利用湿敏材料吸水膨胀失水收缩的特性来指导灌溉。这种技术利用材料本身的特点而不需要外界提供能源,对这种技术的研究给农林节水灌溉技术提供了一种新的方法,对我国农林业灌溉向无源节能化方向发展具有指导意义。本文首先选择了法国SNF保水剂、膨润土、人造雪、木材、半透膜这五大类材料实验研究其与土壤的水分交换速率,结果表明：保水剂和人造雪膨胀量大且膨胀速度快,但是埋在土壤中时收缩很慢；膨润土膨胀量小不足以推动阀芯关闭阀门；木材膨胀速度很慢且膨胀量小；半透膜的特点是强度不够,容易破损。以上材料都不适宜直接作为控制元件。接下来研究与空气接触面积对湿敏材料湿感灵敏度的影响,实验发现：湿敏材料在土壤含水率下降到15%时,入十深度35mm、50mm、65mm的三组阀门其含水率相比最高点分别下降了：33.19%,17.17%,6.61%.膨胀高度相比最高点下降百分比83.73%,48.99%,29.34%.收缩高度远远大于打开阀门所需要的5mm的收缩高度。实验确定了阀门的控制元件外层铁丝网目数为180目,控制元件中砂石直径定为1-2mm,混合物的比例定为1：1,材料最小总体积为0.9m1.通过方差分析和回归分析得到阀门在土壤中实地实验时,控制元件的总体积、阀门插入土壤的深度和不同渗水性能的土壤三种实验因素对阀门打开和关闭时的土壤含水率的影响,得到如下结论：材料体积越大,阀门打开和关闭时土壤含水率越低,材料体积越小,关闭时土壤含水率越高,阀门打开和关闭时土壤含水率越高。材料体积大于2.5ml时,其土壤含水率均值就可能低于15%,不利于植物正常生长。而体积小于1.5ml,其均值过高,不利于实现节水的功能。入土深度的不同水平只对阀门打开时的土壤含水率有极显著影响,且影响程度大于其它两个因素。入土深度越大,阀门打开时土壤含水率越低。入土深度30mm时,打开时土壤含水率过高,均值为20.028%,不利于实现节水灌溉,入土深度50mm,打开时土壤含水率均值只有13.218%,小于临界值15%,影响植物正常生长,因此40mm是一个普遍适用的入土深度。土壤的渗水性能越好,阀门打开时土壤含水率越低,反之则越高,因此应根据不同的土壤类别,结合线性回归方程,合理选择材料体积和入土深度的组合。