本书主要聚焦在局部根区灌溉提高作物水分利用效率的生物学机制,从土壤氮素转化过程和作物根系吸收能力两方面,论述局部根区灌溉产生的根区土壤干湿交替过程促进土壤微生物的活性,并提高微生物反应底物浓度的有效性,使有机氮的矿化提高了25%,同时根系向地上部分的养分吸收增加了30%,从而使作物氮素营养吸收增加了16%的氮素吸收机制。定量研究并解决了为什么局部根区灌溉产生的土壤干湿交替过程能促进作物氮素吸收和氮素利用效率的机理。局部根区灌溉通过两个路径调控水分利用效率,路径一是局部根区灌溉增强叶片气孔的优化调控,这主要是通过化学信号和水力信号等来实现;路径二是增强植株氮素营养吸收和优化氮素在冠层的分配对水分利用产生影响,通过以上两个途径,局部根区灌溉可提高作物的水分利用效率。本书还介绍了利用作物体内13C稳定同位素技术(δ13C)指示局部根区灌溉在长时间尺度上优化调控叶片气孔的气体交换过程和作物水分利用效率的提高;使用无机和有机MN示踪技术追踪土壤中氮素的转化过程和氮素的吸收利用。除此之外,本书还探索了不同灌溉方式对碳固定和磷素转化与吸收的影响以及未来气候变化CO2浓度提高情境下,亏缺和局部根区灌溉对作物品质提升的影响机理。