水是人类赖以生存的基础性资源,也是社会经济发展不可或缺的自然资源。作为一个农业大省,黑龙江省农田灌溉用水量占全省总用水量的比例高达85%;农田灌溉用水作为农业用水的主体部分,其利用率的高低关系粮食生产效益,提高灌溉水利用效率,是缓解水资源矛盾和保障粮食安全的有效途径,而采用何种指标对灌溉水利用效率做出评价就显得尤为重要。本研究分别从作物对灌溉水吸收利用效率和转化产出效率两个角度,选取灌溉水利用系数和水分生产率指标对黑龙江省灌溉用水效率进行评价分析。(1)以黑龙江省样点灌区为研究对象,分析2007-2015年不同规模灌区和全省平均灌溉水利用系数的变化趋势和空间分布规律,并对灌溉水利用系数提高期间的自然气候、工程状况、管理水平等因素进行了定量分析,结果表明:全省平均灌溉水利用系数呈逐年上升趋势;2007-2011年,由于各灌区处在建设时期,不同规模灌区灌溉水利系数变化不稳定,2012-2015年趋于平稳。空间分布规律,总体表现为中部和东部高,西部和南部低;通过主要影响指标相关趋势分析,降水与灌溉水利用系数相关性并不明显,而灌溉工程技术指标与灌溉水利用系数的空间变化趋势有很强的正相关关系。在对灌溉水利用系数年增长的定量分析中,灌溉定额和渠道防渗率贡献度最高。(2)为研究灌溉水利用系数空间变异规律,将分形理论应用到影响因素分析中,利用Horton水系定律分析黑龙江灌区渠系分形状况并揭示其对灌溉水利用系数的影响规律,结果表明:四级和三级灌区灌溉利用系数随着分维值增大呈现先减小后增大趋势,其中>15万亩灌区和<1万亩灌区灌溉水利用系数与分维增量呈正相关关系,1-15万亩灌区相对呈负相关关系,小于5万亩的四级和二级灌区经由渠系改造灌溉水利用系数提升潜力最大。(3)对黑龙江省水稻和粮食水分生产率进行计算,并分析其时空变化规律。以水稻为研究对象分析水分生产率表征了农作物对灌溉水的利用情况,粮食水分生产率可以反映区域粮食用水可节约灌溉水量。结果表明:由于水分生产率决定因素包含产量和用水两部分,水稻和粮食作物水分生产率年际间波动变化较大,但整体呈上升趋势。空间变化角度:水稻水分生产率和粮食水分生产率的极差和变异系数呈现先增加后减小的趋势,地市间各指标值在不同年份空间变化趋势不同。水稻水分生产率总体上表现为东西和中部地区高,南北较低;粮食水分生产率总体上表现为西南和中部地区较高,东南部和北部较低。(4)采用通径分析法对水分生产率的空间差异性主要影响因素进行分析,利用LMDI分解法推导了水分生产率变化量分解公式,定量分析了气候变化和人为因素对水分生产率变化的贡献。结果表明:平均气温、化肥使用量和灌溉水利用系数对粮食水分生产率的直接影响最大,相对湿度、灌溉水利用系数和腾发量是水稻水分生产率的主要影响因素。2007-2015年全省粮食水分生产率增加了0.166 kg/m~3,粮食生产效应、灌溉工程效应、灌溉技术效应、气候变化效应分别为0.375 kg/m~3、-0.372 kg/m~3、0.275 kg/m~3、-0.110 kg/m~3。(5)利用水分生产率提升潜力指标和区域可节约蓝水比例指标对粮食生产用水现状进行分析。基于迭代修正原理,将灌溉水利用系数和水分生产率指标进行综合分析。结果表明:综合评价模型可以修正单一方法评价结果出现的差异,使评价结果更具说服力;综合几项评价结果,研究期间绥化市灌溉用水效率最高,牡丹江市灌溉水利用效率较低。