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随着人口的急剧增加、社会经济的迅速发展，水资源日益紧缺，农业灌溉用水不足，如何将有限的灌溉水在作物生育期优化配置，使灌溉水效益最高，已经成为农田灌溉领域研究的热点。在此背景下，本文在宁夏盐池县进行紫花苜蓿非充分灌溉试验，主要研究了不同灌溉水平下，紫花苜蓿对水分胁迫的敏感反应、各个生育阶段的敏感程度，求解适合于当地紫花苜蓿的水分生产函数，以寻求适宜的灌溉制度和最佳管理策略，对充分利用有限的水资源，调节土壤水分状况以及提高产量都具有重要的意义，同时也为宁夏中部地区紫花苜蓿生产和可持续发展提供了技术支撑。获得以下主要结论：
(1)不灌溉的处理的总耗水量显著低于不同灌溉量的处理，但不灌溉更能充分发挥降水和土壤贮存水的作用。土壤贮水消耗量占总耗水量百分率受灌溉量的影响较降水量要大，通过改变灌溉量可以有效调节苜蓿对土壤贮水的吸收利用。各个处理0-120cm土层土壤体积含水量随着灌溉量的增加而增大，120-200cm土层土壤体积含水量和灌溉量相关性很差。
(2)在整个生育期中，各处理紫花苜蓿叶面积从返青期到分枝期增长幅度最大，之后增幅较小。不同灌溉处理对紫花苜蓿各个生育期小叶面积影响不同，在返青期和分枝期各处理间不存在差异，而现蕾期以后才有显著差异。灌溉量过大(210mm)和水分亏缺一样，也会抑止苜蓿叶面积生长。各灌溉处理紫花苜蓿植株高度在返青期不存在差异，从分枝期以后各处理间有了显著差异。随着灌溉量的增多，苜蓿植株高度增加。各灌溉处理紫花苜蓿茎叶比在全生育期均存在显著差异。整个生育期来看，情况不尽相同。相同灌溉量、不同灌溉次数(G2、G3处理)将对茎叶比在各个生育期产生显著差异。不灌水处理的叶茎比最高。
(3)灌溉量高的处理不一定能达到高的产量，而不灌溉(G0处理)和灌溉量少的处理(G1处理)的产量则显著低于其他处理。灌溉量超过175mm和低于100mm的处理对苜蓿产量的形成产生负效应。灌溉量均为100mm的G2和G3处理，G3的产量要高于G227.37％，灌溉175mm的G5处理产量最高，但是和G3处理没有显著差异。各处理间产量水分利用效率和灌溉利用效率均以G3最高，分别高于G537.72％和64.76％。
(4)根据所建立的Jensen水分生产函数模型，用动态规划的方法并借助于Matlab软件的优化工具箱对灌水制度进行了优化计算，结果表明采用Matlab软件的优化工具求解动态规划是一个很好的尝试和方法。利用动态规划原理，制定出紫花苜蓿优化灌溉制度，以便于把有限的水量灌在紫花苜蓿对水分亏缺最敏感的时期，进而节约用水和获得相对较高的产量。选择追求最大产量的灌溉制度：解得当最大产量(14073kg·hm-2)时的灌溉量为203.68mm。选择追求最高产量水分利用效率：灌溉量在0-250mm的范围内的产量水分利用效率最大值49.53kg·hm-2·mm-1所对应的灌溉量为80.87mm。选择追求最高灌溉利用效率：灌溉量在0-250mm的范围内的灌溉利用效率最大值119.01kg·hm-2·mm-1所对应的灌溉量为118.65mm。
(5)在当地条件下，各个处理中灌溉成本随着灌溉量升高而增加，种植苜蓿经济效益也随着灌溉量升高而增加，当灌溉量增加到一定值时，产量反而出现下降趋势，该地区种植苜蓿要想有效益，其用水量应介于578.99m3/hm2-1771.01m3/hm2这一区间。当边际效益等于边际成本时，即苜蓿灌溉的净收益最大，最大净收益分别为：1517.82元/hm2、2787.33元/hm2，此时的灌溉量分别为：629.36m3(苜蓿产量为9822.22 kg·hm-2)、1720.64m3(苜蓿产量为13858.54 kg·hm-2)；当边际效益达到最大值1.42元/m3时，灌溉量为1175.00 m3/hm2。对于盐池这样一个缺水的地区来说，应选择边际效益最大化这一黄金点，边际效益最大时的灌溉量为1175.00m3/hm2，其净收益为2337.16元/hm2，结合其灌溉水利用效率较高(119.00kg·hm-2·mm-1)，最后建议采用灌溉量为1175.00 m3/hm2。