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将灌溉水引入田面以下一定深度，通过 [[ 土壤 ]] 毛细管作用，湿润根区土壤，以供作物生长需要。这种灌溉方式亦称渗灌，适用于上层土壤具有良好毛细管特性，而下层土壤透水性弱的地区，但不适用于土壤盐碱化的地区。

地下灌溉系统一般由输水部分和田间灌水部分组成。输水部分可采用渠道或管道与水源连接。田间灌水部分为埋设于田面以下的渗水管网，灌溉时水沿管壁的孔眼渗出，经土壤渗吸扩散，进入根层。暗管的渗水强度应和土壤渗吸性能相适应，一般为每米管长每小时渗出水量5～20L，强度过小则灌水慢，过大则增加向深层的渗漏，浪费水量。常用瓦管、砾石混凝土管、 [[ 塑料 ]] 管和鼠道（土洞）等作为渗水暗管，其中塑料管容易控制灌水强度,便于埋设施工。灌溉水从管壁的孔眼渗出后,既因土壤毛管吸渗作用向四周扩散，又因重力作用向下流动。在大田作物中，一般要求向下流动而渗漏到根层以下的水量不超过20%，向上扩散的湿润锋线应接近地表，水平方向则要使相邻两管的扩散湿润圈相互搭接（见图）。管道埋深一般采用40～50cm，间距一般控制在100～150cm以内。每条渗水暗管的长度，所用管径大小，供水水头大小等，要根据灌水强度要求和农田坡降而定，以能满足田块首尾渗水均匀为准。

保持土壤疏松状态，改善土壤通气和养分状况，从而提高作物产量，比用明渠在田面灌水,还有节省占地,便于田间作业等优点。但因需要埋设很密的管道，工程造价高，在中国仍处于小面积试用阶段。一些地方实践证明，该法用以灌溉果树等经济作物效益较好。有的地方,通过较密较深的田间沟渠,使灌溉水由沟渠向旁侧和向上方浸润根层土壤，或通过使底层土壤水分饱和再向上润湿根层土壤。因它使灌溉水从地面以下进入根层，也属于地下灌溉。在某些地下水位高又有渍涝威胁的地区，还有排灌两用的地下灌溉系统。灌溉时，通过沟渠和田间暗管,抬高地下水位,利用土壤毛细管作用进行浸润灌溉。多雨时通过暗管和沟渠将田间多余水分排走，并降低田间地下水位。这种系统的暗管埋设深度、间距和管孔透水强度均较大。这种设施在美国东南滨海平原地区已有十余年的运行历史，中国江苏及 [[ 上海市 ]] 近年来也在试用。