变量灌溉主要指大型喷灌机变量灌溉。大型喷灌机较大的单机控制面积和较高的自动化程度为变量灌溉实施提供了基础。大型喷灌机变量灌溉研究始于20世纪90年代的美国。1992年出现了第一台四跨平移式变量灌溉机和涉及变量灌水、施肥方法及装置的专利。1994年提出了圆形变量灌溉机械的设计标准，此后陆续开展了圆形喷灌机变量灌溉系统研究。2014年，中国水利水电科学研究院建成了中国第一套拥有自主知识产权的圆形喷灌机变量灌溉系统，开始了大型喷灌机变量灌溉的研究。

大型喷灌机变量灌溉技术主要由变量供水系统、管理分区方法和水分管理决策支持系统3部分组成。①变量供水系统。主要通过对原有均一喷洒式喷灌系统的改造获得，包括安装变量喷洒喷头和多种流量喷头组合，脉冲式控制喷头启闭3种类型。喷头的脉冲式启闭主要通过在喷头上方安装电磁阀并设置一定的占空比实现。与喷灌机行走速度的调节相结合，可满足与任意形状田块相匹配的变量灌水需求，是变量灌溉系统建立的标准方法。②管理分区方法。包括静态分区和动态分区两种。静态分区是将土壤特征，如土壤可利用水量、土壤表观电导率，作为变量灌溉管理分区依据；动态分区是基于气象资料、土壤水分和作物生长参数连续监测和评估的分区方法，充分考虑了作物生育期内由非生物性胁迫（如养分亏缺）和生物性胁迫（如病虫害）引起的水分亏缺时空变异，形成实时灌溉处方图。③水分管理决策支持系统。用于处理传感器监测数据，制定灌溉处方图，控制喷灌机行走速度和每个管理区内特定灌水深度。

变量灌溉是解决农业规模化发展过程中，因农田尺度提升引起的地形、坡度、土壤理化特性等因素空间变异较大问题的灌溉技术，可以提高作物产量和水分生产效率，减轻作物长势和产量变异程度，减少水氮淋失。