水分、养分之间的耦合效应是旱地“以肥调水”“以水促肥”的理论基础。

水分和养分之间相互作用、相互影响和相互依赖，形成一个整体，共同影响植物的发育。一方面，水分作为土壤养分的载体对养分的迁移和吸收有着至关重要的作用。土壤水分亏缺不仅影响有效养分的数量，而且影响到养分通过扩散和质流向根系迁移的速率。适宜的水分增强质流和扩散，有利于土壤养分离子向作物根系的迁移。研究发现，灌水能够促进有机氮的矿化，氮的矿化速率常数与水分含量符合直线关系，矿化氮量随水分含量的升高而增加。另一方面可稀释土壤中养分的浓度，导致养分流失加速。而合理施肥可提高蓄水保墒的能力，抑制土壤蒸腾作用，从而提高水分利用率，增加作物产量。施肥可促进作物对水分的吸收、转动和利用，因为作物生长健壮、茎叶增加时，扩大了光合作用的场地，而原料充分则形成更多的光合产物。干物质和经济产量的形成都需要一定的蒸腾量为基础，蒸发却是一种水分的无效损失。施肥能增加植物叶面积，一方面增加了蒸腾量，另一方面减小了裸露的地面，从而减少了蒸发量，提高了蒸腾蒸发比，进一步提高了水分利用效率。研究表明，施肥后根系生长量明显大于未施肥的，蒸腾强度、伤流液明显增加，叶片中糖分含量增加，叶水势有所降低。