该项目从区域、农田角度出发，系统研究了农业生态系统水分消耗和温室气体排放特征，探明了影响农业耗水和温室气体排放通量的关键环境因子，揭示了影响农田温室气体排放的土壤环境机理，并基于未来气候变化情景下，阐明了变化环境对区域农田主要作物需水量、水分生产力的影响，创建了基于“驱动-压力-状态-影响-响应”模型的全过程链农业用水评价方法，揭示了自然、社会、经济发展等变化环境对农业用水的影响过程和驱动机制。1.探明了农田系统作物水分通量的变化规律，明确了影响作物水分通量的关键因子，构建了土壤-植物-大气连续体水热传输模型，确定了作物水分高效利用的管理模式。2.探明了不同农业措施对农田温室气体排放通量和排放总量的影响规律，揭示了影响农田温室气体排放的土壤环境机理，确定了作物增产减排的农业管理措施。3.阐明了未来气候情景下，西北地区温度、降水等主要气候要素的变化特征，明确了变化环境对农田主要作物需水量的影响特征。4.创建了基于“驱动-压力-状态-影响-响应”模型的全过程链农业用水评价方法，揭示了自然、社会、经济要素变化对农业用水的驱动机制，探明了黄河流域典型灌区作物水分生产力对气候、灌溉水利用效率和化肥使用量的敏感程度。