将作物水分生理调控机制与作物高效用水技术紧密结合开发出诸如调亏灌溉和分根区交替灌溉等作物生理节水技术，可显著地提高作物和果树的水分利用效率。
调亏灌溉是国际上20世纪70年代中后期以来提出的一种从时间上调控的节水灌溉技术，基于作物和果树生理生化过程受遗传特性或生长激素的影响，在作物和果树生长发育的某些阶段主动施加一定的水分胁迫（即人为地让作物和果树经受适度的缺水锻炼）来影响其光合产物向不同组织器官的分配，进而提高其经济产量而舍弃营养器官的生长量及有机合成物的总量。因营养生长减少还可提高作物和果树的种植密度，提高总产量，减少棉花、果树等作物的剪枝工作量，改善产品品质。
分根区交替灌溉是一种从空间上调控的节水技术，其基本概念与传统概念不同。传统的灌水方法，追求田间作物根系活动层的充分和均匀湿润，而分根区交替灌溉则强调在土壤垂直剖面或水平面的某个区域保持干燥，仅让一部分区域灌水湿润，交替控制部分根系区域干燥、部分根系区域湿润，以利于交替使不同区域的根系经受一定程度的水分胁迫锻炼，刺激根系吸收补偿功能，及作物部分根系处于水分胁迫时产生的根源信号传输至地上部叶片，以调节气孔保持最适开度，达到以不牺牲作物光合产物积累而大量减少其奢侈的蒸腾耗水而节水的目的。同时还可减少再次灌水间隙期间棵间土壤湿润面积，减少棵间蒸发损失；因湿润区向干燥区的侧向水分运动而减小深层渗漏。根系分区交替灌溉在田间可通过水平和垂直方向交替给局部根区供水来实现，主要适于果树和宽行作物及蔬菜等条件。
适于具有主根系作物的根系分区交替灌溉四种应用模式：交替隔沟灌溉系统、移动式交替滴灌系统、环状自动控制式交替滴灌系统和交替隔管渗灌系统。结合我国果园灌水实际，杜太生等指出还可以发展交替穴灌（皿灌）技术。
还可以用地下交替滴灌和部分微喷交替灌溉的方式来实现部分根区交替湿润和干燥。
综合上述分析，调亏灌溉技术与分根交替灌溉技术应用后，在维持产量不变或提高的前提下，作物生育期内的灌溉水量比常规灌水条件下减少20%～30%，水分利用效率提高30%左右。