土壤水分平衡模型是指定量表達土壤水分動態變化的各種經驗或機理模型。機理模型主要依據土壤中水分運動方程，包括土壤-植物-大氣等水循環要素。目前常用的模型有指數消退模型、人工神經網路模型、水量平衡模型、凍融期土壤水熱耦合傳輸模型和SPAC水熱耦合傳輸模型等。
作物需水量是作物在適宜的水分和肥力水平下，全生育期或某一時段內正常生長所需要的水量。包括消耗於作物蒸騰、棵間蒸發和構成作物組成的水量，以毫米或立方米每畝計。作物需水量是研究農田水分變化規律、水資源開發利用、農田水利工程規劃設計、分析和計算灌溉用水量等的依據之一。影響田間作物需水量的因素有氣象條件、作物種類、土壤性質和農業措施等。氣溫高、空氣乾燥、風速大，作物需水量就大；生長期長、葉面積大、生長速度快、根系發達以及蛋白質或油脂含量高的作物需水量就大；就生產等量的乾物質而言，多數作物需水量大於〇4作物。作物需水量因地因時而異。在同一氣候地帶，乾旱和半乾旱地區的需水量大於濕潤和半濕潤地區的需水量。作物不同發育期的需水量前期小、中期達最高峰、後期又減少。生殖生長時期是需水臨界期。此外，作物需水量與單位面積產量有關，一般來講在一定範圍內產量越高，需水量越大，但二者並不隨比例增減。作物需水量需通過試驗來確定，當實測資料不足時，可用計算方法。常用的計算方法可分為直接計算法和間接計算法。
