作物需水量可以根据作物的ET 腾发量得到，如何才能得到作物的腾发量ET值，它是建立作物需水量数学模型的关键问题。
影响作物需水量的因素有气象条件（温度、日照、湿度、风速）、土壤水分状况、作物种类及其生长发育阶段、土壤肥力、农业技术措施、灌溉排水措施等。这些因素对需水量的影响是相互的，也是错综复杂的，目前尚不能从理论上确定各因素对需水量的影响程度。在生产实践中，一方面是通过田间试验的方法直接测定作物需水量；另一方面常采用某些计算方法确定作物需水量。
需水量的理论研究表明，作物腾发耗水是土壤-植物-大气系统的连续传输过程，大气、土壤、作物三个组成部分中的任何一部分的有关因素都影响需水量的大小。根据理论分析和试验结果，在土壤水分充足的条件下，大气因素是影响需水量的主要因素，其余因素对需水量的影响不显著；在土壤水分不足的条件下，大气因素和其余因素对需水量都有重要影响。
作物需水量的计算方法是通过计算参照作物的需水量来计算实际需水量。有了参照作物需水量，然后再根据作物系数对它进行修正，得到某种作物的实际需水量。所谓参照作物需水量（Reference Crop Evapotranspiration）是指高度一致、生长旺盛、地面*覆盖、土壤水分充足的绿草地（8-15cm高）的蒸发蒸腾量ETo，一般是指在这种条件下的苜蓿草的需水量，因为这种参照作物需水量主要受气象条件的影响，所以都是根据当地的气象条件分阶段计算的。
腾发耗能主要以热能形式进行，热能的主要由太阳提供。
目前zui主要的潜在需水量计算公式，需水量取决于辐射、气温和干燥力，利用常规气象资料计算作物潜在腾发量。为FAO在1992年的改进公式。一般农田水利相关的教科书中为1979年FAO确定。
能量平衡法的原理认为作物腾发是能量消耗过程，通过平衡计算求出腾发耗能，折算成水量，即为作物需水量。根据能量平衡原理以及水汽扩散等理论，英国的彭曼（Penman-monteith）提出了可以利用普通的气象资料计算参考作物蒸发蒸腾量的公式。后经*粮农组织修正，正式向各国*。其基本形式如下：
与公式相关的其它数学公式可以分别计算出来，公式中，T、u2可以通过测量获得，γ、es、ea、Δ、Rn可以利用可获取的参数通过计算获得，G一般认为夜间是Rn的0.5倍，白天是Rn的0.1倍。温度计常数γ与大气压力相关，在已知海拔高度的情况下可以利用公式计算得到。
已知参照作物需水量ETo后，在充分供水条件下，采用作物系数Kc对ETo进行修正，即得作物实际需水量ETc值。
参考作物蒸腾量与作物系数Kc的乘积就是作物蒸腾量，作物系数（Kc）与叶面积指数（LAI）具有高度相关性, 其拟合模型为如下公式，叶面积指数可以采用专业设备获取，通常采用本地区作物不同生育期典型值代入。
作物系数Kc是指某一阶段的作物需水量与相应阶段内的参考作物蒸发蒸腾量的比值，它反映了作物本身的生物学特性、产量水平、土壤耕作条件等对作物需水量的影响。根据各地的试验，作物系数不仅随作物而变化，更主要的是随作物的生育阶段而异，生育初期和末期的较小，而中期的较大。下面列出部分大田作物在前期、中期、后期的Kc值。
对于智慧农业系统开发人员来说，我们关心的肯定是作物在整个生*，需水的过程，土壤水分的变化。需要深入了解作物的灌水，以及天然降雨，在水分在土壤中的变化过程。这些就是我们需要找的作物需水量（土壤水分）变化过程，或者说是数学模型。以下是数学模型的图像成果。
