根系是作物吸收養(yǎng)分和水分的主要器官，也是養(yǎng)分和水分在植物體內(nèi)運輸?shù)闹匾课?；作物根系對水分和養(yǎng)分的吸收雖然是兩個相對獨立的過程，但水分和養(yǎng)分對于作物生長的作用卻是相互制約的，無論是水分虧缺還是養(yǎng)分虧缺，對作物生長都有不利影響。
灌溉的理論基礎(chǔ)：水是構(gòu)成作物有機體的主要成分，水分虧缺比任何其他因素都更能影響作物生長；當(dāng)發(fā)生水分虧缺時，對缺水最敏感的各器官細(xì)胞的延伸生長減慢，其先后順序為;生長一蒸騰一光合一運輸；若水分虧缺發(fā)生在作物生長過程的某些“臨界期”，有可能使作物嚴(yán)重減產(chǎn)。為了滿足作物生長，補充作物的蒸騰失水及土面蒸發(fā)失水，必須源源不斷地通過灌溉補充土壤水分，才能滿足作物正常生長。
施肥的理論基礎(chǔ)：作物生長過程中為了維持其生命活動，必須從外界環(huán)境中吸收其生長發(fā)育所需要的養(yǎng)分，植物體生長所需的化學(xué)元素稱為營養(yǎng)元素;根系是作物吸收養(yǎng)分的主要器官，也是養(yǎng)分在植物體內(nèi)運輸?shù)闹匾课?；根系獲取土壤中礦質(zhì)養(yǎng)分的方式主要有截獲(根系生長中遇到養(yǎng)分)、質(zhì)流(養(yǎng)分隨著水分流動到根系附近)、擴散(土壤溶液中的養(yǎng)分離子，隨著濃度梯度向根系運移)三種方式;施肥可以增加土壤溶液中的養(yǎng)分濃度，從而直接增加質(zhì)流和截獲的供應(yīng)量，同時增強養(yǎng)分向根系的擴散勢。
因此，合理施肥是提高土壤養(yǎng)分供應(yīng)量、提高作物單產(chǎn)和擴大物質(zhì)循環(huán)的保證。水肥一體化的理論基礎(chǔ)簡單地歸結(jié)為一句話就是；作物生長離不開水肥，水肥對于作物生長同等重要，根系是吸收水肥的主要器官，肥料必須溶于水才能被根系吸收，施肥也能提高水分利用率，水或肥虧缺均對作物生長不利;將灌溉與施肥兩個過程同時進行，并融合為一體，實現(xiàn)了水肥同步，水肥高效。