توجه به ارتقای بهره وری آب به منظور تضمین ادامه حیات سکونتگاه های روستایی و تأمین امنیت غذایی کشور اهمیت دارد. عوامل مؤثر بر بهره وری آب در روستاها، تحت تأثیر عوامل متعدد طبیعی و انسانی است که در صورت شناخت صحیح و برنامه ریزی مبتنی بر آن می توان زمینه را برای استفاده بهینه از آب فراهم ساخت. پژوهش حاضر با هدف بررسی وضعیت بهره وری آب در 36 روستای واقع در حوضه آبخیز قلعه چای صورت گرفته است. نوع پژوهش کاربردی و ماهیت آن توصیفی- تحلیلی و استنباطی است. در این خصوص 19 متغیر محیطی و انسانی مؤثر بر بهره وری آب شناسایی شده و داده های آن از طریق سالنامه های آماری جهاد کشاورزی، آب منطقه ای و سرشماری عمومی نفوس و مسکن به دست آمد. با استفاده دادهای به دست آمده در محیط نرم افزار ArcGIS پایگاه داده تشکیل شده و با استفاده از آزمون های خودهمبستگی فضایی موران محلی و آزمون رگرسیون وزنی جغرافیایی اقدام به تحلیل فضایی گردید. یافته های پژوهش با استفاده از آزمون موران نشان داد که متغیرهای ارزش تولیدات کشاورزی و دامی و باسوادی دارای خودهمبستگی فضایی و متغیرهای تعداد منابع آب و میزان بهره وری نهایی در هر روستا فاقد خودهمبستگی هستند. نتایج آزمون رگرسیون وزنی نشان داد که هر دو گروه از متغیرهای محیطی، انسانی با میزان بهره وری آب در سطح روستاهای موردمطالعه ارتباط معناداری دارد و شدت همبستگی تحت تأثیر میزان آب بهای پرداختی، شیب زمین، تعداد منابع آب و دوری یا نزدیکی به مرکز شهرستان است. درنهایت، متناسب با یافته های تحقیق پیشنهاد می شود رویکرد فضایی به عنوان یک روش مناسب برای بهبود بهره وری آب در روستاها موردتوجه قرار گیرد.