节水农业国家重大科技专项实施由科技部、水利部与农业部共同作为组织部门；前沿与关键技术创新课题由高校与科研单位承担；产品与设备研制由企业主持，与技术依托单位共同承担；技术集成与示范课题由示范区所在省、自治区科技部门主持，示范区所在县、区与技术依托单位共同承担，形成了示范区建设与国家重大节水工程建设相结合的组织新体制。
    在示范区建设与管理实践过程建立了农民用水者协会、工程建设实行公开招标与工程监理制度、企业通过技术产品投入参与示范区建设，科技人员以技术入股与企业合作，以及科技人员承包土地进行节水技术示范与经营等多种新机制。基本上形成了 “万马奔腾”促进节水农业发展的格局。