及时、准确地绘制作物分类地图是智慧灌区建设的重要基础，可为农作物生长监测、产量预测及农业生态环境评估提供关键数据支撑。深度学习模型在作物分类研究中表现出卓越的效果，但在处理时序遥感数据时仍存在一定局限性。基于Google Earth Pro软件、GEE 平台和geemap工具，生成了2020年河套灌区的作物分类地图，并对其精度和可靠性进行了评估。以该分类结果为标签，利用Sentinel-2图像生成了包含河套灌区5-10月72个波段的Sentinel-2数据集和6个波段的EVI数据集，比较了多种机器学习模型与深度学习模型在河套灌区的作物分类性能。研究结果表明，基于时序的深度学习方法（TFBS）取得了最佳分类精度，其mIoU、mprecision和mrecall分别达到0.872 2、0.924 7和0.926 0。在处理72个波段遥感影像数据集和EVI数据集时，基于时序的深度学习模型展现出较强的鲁棒性，而Unet模型在处理 EVI 数据时无法收敛，难以提取时序特征。研究表明：基于时序的深度学习模型具备更高的分类精度和显著的鲁棒性，为作物分类研究中的模型选择提供了参考。其分类结果也为河套灌区的农业管理提供了重要的技术支持与数据保障。

为探究基于公共天气预报的风险灌溉对水稻生长的影响及相应的节水潜力，探索水稻风险灌溉知识图谱实现方法以服务于智慧灌溉决策。研究开展了基于天气预报的风险灌溉策略下的水稻测坑试验，探讨了基于“浅水勤灌”的常规灌溉和两种风险灌溉策略（低风险和高风险）对水稻耗水特性、产量效果及水分生产率的影响，并利用Neo4j图数据库构建了灌溉决策知识图谱。结果表明：与常规灌溉相比，低风险和高风险灌溉策略分别节约了50.40 mm和84.35 mm的灌水量，田间节水率分别为16.05%和26.86%，减产率分别为0.88%和1.19%，有效提高了水分利用效率；构建的灌溉决策知识图谱能够辅助管理人员进行有效地检索和灌溉策略查询，为实现田间水分的智慧管理奠定了基础。研究结果可为水稻节水灌溉和智能化灌溉系统的开发提供新思路和新技术。

为了提高灌区水资源的利用效率，提出了一种以TIGGE数值天气预报和公共天气预报驱动实时灌溉预报的理论框架，该框架采用Hargreaves-Samani公式结合遗传算法率定地区差异化参数，开展了参考作物腾发量预测以及预见期分别为3、7和15 d的短期、中期、长期实时灌溉预报。以衡邵干旱走廊的犬木塘灌区为实施案例，结果表明：①数值天气预报产品的精度尚可，能够有效延长灌溉预报的预见期。②通过对HS公式中关键参数的优化调整，ET ₀预报的准确性得以提高，相关系数可达到0.9。③分析了不同预见期下稻田与旱作物的节水效果，相较于短中期预报，长期预报采取多次少量的灌溉策略，在降低灌后遇雨风险的同时显著减少了灌水浪费。④制定了逐日滚动的“短（1~3 d）-中（4~7 d）-长（8~15 d）”期嵌套式灌溉策略，可为灌区水资源调度及规划管理提供决策依据。

岩溶峰丛洼地是我国西南地区典型的岩溶地貌类型区，该区域石漠化、水土流失及生态退化的问题严重，缺少水土，而其中土壤水是限制岩溶峰丛洼地生态修复与生态系统稳定的关键因素之一。因此，研究土壤水分变化规律对维持峰丛洼地生态环境以及保障人类生产生活具有重要意义。目前的研究缺少对岩溶峰丛洼地不同土地利用方式土壤水分动态变化进行连续监测，并且缺乏基于实时监测数据来探讨降雨入渗对土壤水分含量变化影响的研究。选取了典型岩溶峰丛洼地，对峰丛坡面5种不同土地利用方式土壤水分进行实时监测，通过分析土壤水分的季节变化以及不同降雨强度下土壤水分的响应特征，旨在探究岩溶峰丛洼地坡面不同土地利用方式土壤水分的变化规律及降雨入渗机制。研究结果表明：①传统玉米种植区的平均土壤水分含量最低，赤苍藤种植区土壤水分含量均值最高，玉米+扶芳藤植物篱区和赤苍藤种植区内土壤水分含量在雨季对降雨的响应不显著。②传统玉米种植区、火龙果种植区和玉米＋薜荔植物篱区土壤水分含量在旱季较为稳定，而玉米+扶芳藤植物篱区和赤苍藤种植区内土壤水分含量在雨季更为稳定；在雨季，各试验小区土壤水分对降雨的响应更为敏感。③在大雨和暴雨条件下，5种土地利用方式土壤水分含量均对降雨有显著响应；降雨强度越大，土壤水分得到补给的滞后期越短；在大雨条件下，各试验小区土壤水分均得到有效补给，而在暴雨条件下各试验小区土壤水分含量反而减少。④赤苍藤种植区土壤水分受降雨影响最小，其中表层土壤对降雨的响应比深层土壤弱。相比之下，传统玉米种植区土壤水分受降雨影响最大，且深层土壤受降雨影响最为显著。

为探讨工业固体废弃物粉煤灰施用对土壤肥力的影响，采用Meta分析方法对截至2024年的相关文献进行了检索，综合分析了粉煤灰施加量、施加方式、配施物质等因素对土壤理化性质的影响。结果显示：①粉煤灰施用可显著提升土壤的田间持水量、有效养分以及孔隙度，降低受施土壤的容重，其中质量分数大于10%的粉煤灰施用量更有利于土壤田间持水量、有效磷、孔隙度的提高和容重的降低，田间持水量、有效磷、孔隙度分别提高20.9%、144.1%、18.1%，容重降低19.8%，但不利于土壤有效氮含量的提高。②单独施用粉煤灰更有利于土壤孔隙度提高和容重降低。具体而言，孔隙度增加了12.8%，土壤容重降低了7.9%；与有机物料配施相比在提升土壤肥力方面更有优势。③粉煤灰的施用效果受土壤pH和质地影响，酸性土壤中施加粉煤灰更利于有效养分的提升，中性土壤更利于孔隙度的提升和容重的下降；在砂土中施加粉煤灰更利于有效养分的提升，在黏土中更利于孔隙度的提升和容重的下降。综上所述，固体废弃物粉煤灰可作为低产土壤肥力提升的改良剂，综合提升土壤肥力，与有机物料配施对酸性砂土的有效养分含量有较大的提升效果；中性黏土中单独添加10%以上的粉煤灰可改善孔隙结构。

为探究西宁市典型人工林林地土壤水分时间动态变化规律，选择西宁市南山3种典型林地（油松×青海云杉混交林、油松人工林、青海云杉人工林）作为研究对象，在每块样地布设1个土壤水分观测点，采用管式土壤墒情监测站定位观测2023年5-10月土壤体积含水量，测定深度为100 cm，每10 cm为一个测层，每月分上、中、下旬进行土壤水分含量观测，分析不同林地类型土壤水分时间动态变化规律。结果表明：①日尺度，表层土壤含水量在晴天和阴天白天呈“V”字形变化，土壤含水量日变化与林内温度和土壤温度呈负相关。②季节尺度，土壤水分变化划分为3个时期：土壤水分稳定期、土壤水分消耗期、土壤水分增墒期。③气象因子对土壤水分的影响程度：降水天气下，大气湿度>土壤温度>林内温度>风速>太阳辐射；无降水天气下，大气湿度>风速>林内温度>土壤温度>太阳辐射。

准确计算土渠渗漏量对灌区的输水效率测算和灌区管理具有重要意义。为提出准确高效的渠道渗漏评估方法，以河套灌区义长灌域为研究区，建立土渠二维入渗的数值模型，采用渠道渗漏试验数据对其率定验证，进一步探究渠道水深h、底宽b、边坡系数m、分层土壤饱和水力传导度k_{s 1}、k_{s 2}、k_{s 3}对渠道土壤水分入渗过程的影响规律，以Kostiakov-Lewis模型为基础模型，采用多元线性回归建立基于入渗参数的多因子数学模型。结果表明：数值模型模拟R ²均在0.928以上、RMAE、RMSE分别小于14.57%、0.048 cm³/(cm·s)，模型可以用于模拟渠道土壤水分入渗过程。各因素对渠道稳渗速率的影响程度依次为：k_{s 1}＞h＞k_{s 2}＞k_{s 3}＞b（m不显著）。建立的土渠二维入渗多因子数学模型R² 在0.87以上，均值为0.96，RMSE、RMAE、ME均值分别为0.05 cm³/(cm·s)、14.13%、0.027 cm³/(cm·s)，评价指标结果较好，模拟值与预测值较吻合，模型可行。研究量化了各影响因素对渠道稳渗速率的影响，发现紧邻渠床土层和水深对渠道渗漏影响显著，所建立的土渠渗漏实用公式能够准确高效地用于分层土壤条件下各级渠道渗漏量计算。

为了探究导叶片式旋流器结构参数的变化对旋流器内部水力特性的影响，采用数值模拟与物理实验相结合的方法，将导叶高度这一结构参数作为研究对象，对不同导叶高度旋流器的水力性能进行分析。结果表明：在导叶直段和扭曲程度较小的扭曲段，轴向速度在导叶表面附近较低，而在管道中心和导叶远处较高。对于扭曲程度较大的扭曲段，轴向速度从迎水面至背水面逐渐增加，并且随着导叶高度的增加而增加；导叶直段的径向速度较低，而在扭曲段，径向速度随着扭曲程度的增加而增大。在迎水面附近，径向速度朝向管道轴线，而在背水面附近则朝向管道壁，这两种速度模式交替出现；导叶扭曲程度的增加导致断面周向速度增大。背水面和迎水面附近的周向速度高于远离导叶的区域，且背水面的速度高于迎水面。导叶内缘存在负周向速度区域，其极小值的绝对值随着导叶高度的增加而减小；导叶前缘和后缘的局部机械能损失随着导叶高度的增加而增大。导叶段沿程的机械能损失基本保持不变，但是导叶高度越大，损失速度越快。旋流器的机械效率随着导叶高度的增加而降低，而随着雷诺数的增加而提高。研究结论为进一步优化旋流器结构参数提供理论依据。

为了研究管上式滴头插头倒锥底角对滴灌管局部水头损失的影响，应用CFD流场的数值分析方法，对8种不同断面倾角滴头的滴灌管进行了模拟研究，分析了雷诺数在2 700~83 000范围内滴头倒锥底角对滴灌管流场与局部水头损失的影响。结果表明：随着滴头倒锥底角的增大，滴灌管局部水头损失和局部水头损失因入口流速增大而增多的幅度都呈先减小后增大，然后减小又再增大的趋势；入口流速为0.2 m/s时，产生最小局部水头损失的最优物理模型的滴头倒锥底角为78°；入口流速大于0.2 m/s时，产生最小局部水头损失的最优物理模型的滴头倒锥底角为81°；滴头倒锥底角的改变引起水流Y轴方向和Z轴方向的分速度的改变，两个方向的湍动能损耗共同影响滴灌管局部水头损失的大小。在进行滴头设计时，建议考虑将滴头倒锥底角设计为81°左右。

水土资源是维持内陆干旱区绿洲稳定和可持续发展的关键要素，而水资源承载力又是支撑不同历史时期绿洲规模的重要变量。通过采用空间诺伦兹曲线、最大容量概念模型、绿洲水热平衡方程等方法揭示了新疆各流域绿洲发展现状、承载力与稳定性。结果表明：研究区整体基尼系数较高，绿洲面积比值与非农业用水之间匹配程度较差，80%的流域处于轻度与中度开发中，以农耕型流域为主，90%的流域非农业用水在40%以下，城镇化率较低，发展相对迟缓。研究区各流域绿洲面积超载现象严重，以北疆居首的绿洲稳定性呈失稳的态势，整体已不具备开发潜力，各流域目前需要靠跨流域调水维持现状。研究成果为政府管理部门制定合理的绿洲发展规划提供决策依据。

为研究天津市水资源现状与未来发展趋势，基于系统动力学理论将天津市水资源供需系统划分为人口、经济、环境、资源4个子系统，并根据变量间因果关系构建系统动力学模型进行模拟计算；分别使用2012-2019年、2020-2023年的数据进行模型调优与模型对比验证，验证期内各检验变量的相对误差绝对值均小于10%，表明所构建的模型能准确模拟天津市水资源供需关系。在此基础上设置现状延续情景（S₁）、经济优先情景（S₂）、环境优先情景（S₃）、开源节流情景（S₄）和综合发展情景（S₅）5种发展情景对未来天津市水资源状况进行预测。使用生态足迹法从水资源压力、水资源利用效率、发展协调性等角度对天津市水资源现状（2010-2023年）与不同情景下的未来状况（2024-2035年）进行量化评价。结果表明：2010-2023年天津市水资源状况长期处于危险状态，人均水资源生态盈亏常年处在赤字状态（多年均值为-0.199 hm²），水资源生态压力指数均值为3.37；未来发展中，不同情景下水资源生态压力指数均有所下降，进一步提高外调水量对缓解天津市水资源困境具有显著作用，但不合理的规划方案（如仅注重经济或盲目提高生态用水量）会导致水资源配置的失衡进而导致水资源安全程度降低；到2035年，现状趋势情景S₁和综合发展情景S₅的水资源生态压力指数分别为2.84和2.77，水资源生态足迹强度分别247.8和239.3 hm²/亿元，表明综合发展情景S₅兼顾水资源安全与经济发展，保障了天津市水资源的可持续性。

汾河灌区玉米种植普遍采用传统地面灌溉施肥方式，膜下滴灌技术在大田玉米种植中的应用尚处于初步发展阶段，为探究膜下滴灌对该地区土壤水氮分布和玉米水氮利用的影响，在山西省文水县开展了春玉米膜下滴灌水氮耦合试验，以期提出可保证玉米较高产量和水氮利用效率的适宜的膜下滴灌灌溉施肥制度。试验设置3个灌水量：从灌水下限（苗期70%及其余生育期75%田间持水率）灌到100%田间持水量所需的灌水量（W100）、W100灌水量的60%（W60）、不灌水（W0）；3个施氮量：300 kg/hm²（N300当地常规施氮量）、200 kg/hm²（N200）、0 kg/hm²（N0）。结果表明：W100下的土壤含水率及减氮33.3%的施氮量更适合当地玉米生长，在玉米抽穗期后，相比于N0W100和N300W100，N200W100处理下叶面积指数上升了6.4%~25.9%，土壤含水率下降了1.3%~18.3%。在春玉米收获后，相比于播种前，N200下0~60 cm土层土壤硝态氮和铵态氮含量基本保持不变，而N300分别比播种前高24.7%~35.9%和17.2%~78.9%，加剧玉米根系层土壤氮素积累。与当地常规施氮量相比，N200W100处理在氮肥节约33.3%的前提下获得最高春玉米产量和氮肥利用率，分别达到14 459 kg/hm²和36.9%，且其水分利用效率达到38.9 kg/(hm²·mm)。综上，汾河灌区膜下滴灌春玉米推荐采用N200W100的水氮管理方案，既可以减少氮肥投入，又可以获得较高的水氮利用效率。

为探究花椰菜在地下膜调控润灌条件下适宜的灌水制度。针对地下膜调控润灌（G），设定190 m³/hm²（L₁）、125 m³/hm²（L₂）和95 m³/hm²（L₃）3个单次灌水定额，设置25 cm（S₁）、20 cm（S₂）和30 cm（S₃）3个调控膜埋深，以地表滴灌（F）不设置调控膜（S₀）灌水定额为L₁、L₂、L₃作为对照，共计8个处理。试验结果表明：地下膜调控润灌在全生育周期内灌水总量比地表滴灌低15%~25%，且地下膜调控润灌的产量及水分利用效率高于地表滴灌，水分利用效率地下膜调控润灌在春秋两季试验比地表滴灌高3.36%~8.56%，2.31%~8.19%；地下膜调控润灌条件下，S₂L₁-G处理的花椰菜各生长指标、产量和水分利用效率最大，花椰菜株高、茎粗、叶面积、干物质重、生物产量与单次灌水定额呈正相关，与调控膜埋深呈负相关，且大部分处理间存在显著性差异。春秋两季试验花椰菜生物产量和水分利用效率S₁L₁-G、S₂L₁-G处理最大，其值分别为：26.752 t/hm²、24.46 kg/m³，27.860 t/hm²、24.91 kg/m³（春季）和24.496 t/hm²、23.62 kg/m³，25.267 t/hm²、24.21 kg/m³（秋季）。由于这两个处理未达到显著性差异水平，且考虑到种植前后需要田间机械作业，调控膜埋深20 cm影响耕作，因此推荐调控膜埋深25 cm的S₁L₁-G处理。综合分析，在地下膜调控润技术下，花椰菜灌水下限可为70%田间持水率、灌水上限可为100%田间持水率，调控膜埋深可定为25 cm。

西北地区独特的地理和气候条件使得该地区干旱频发，明确干旱演变特征对于区域防灾减灾具有重要意义。此外，在季节尺度上，干旱对植被的影响及周期性研究相对较少。鉴于此，选用标准化降水蒸散指数（SPEI）表征气象干旱，基于连续小波变换和旋转经验正交函数（REOF），研究1961-2020年中国西北地区季节尺度干旱演变规律特征，并利用Pearson相关性分析、交叉小波和小波相干分析1982-2020年归一化植被指数（NDVI）对SPEI的响应。结果表明：①REOF将研究区干湿状况分为4个亚区，空间分布上具有一定差异；干湿突变年存在明显的季节性差异。②在季节尺度上SPEI具有明显的周期性，震荡周期的发生时段集中在1991-2001年间，但周期长度不同。③干旱发生频率具有明显的季节性和地域性，季节上，夏季＞春季＞秋季；干旱程度上，中度＞轻度＞重度＞极端。④季节干旱均严重影响西北地区植被生长，超过50%的地区SPEI与NDVI呈正相关关系，通过小波相干和交叉小波分析了SPEI和NDVI的变化关系，二者具有明显的年际变化周期性。

为探究月平均潜在蒸散发（ET_p ）估算方法的非线性对计算结果的影响，对常用的7种估算方法进行非线性研究，即以使用日尺度气象数据计算的ET_p 为标准，分析使用月尺度数据所产生偏差的时空特征。结果表明：Hargreaves法在7月产生最大绝对偏差ΔET_p 为0.89 mm/d（相对偏差RE为7.78%），Blaney-Criddle法在7月产生最小ΔET_p 为-0.51 mm/d（RE为-10.58%）；Penman-Monteith法、Hargreaves法和Makkink法在春、夏易高估ET_p，在秋、冬易低估；Hargreaves法和Priestley-Taylor法的年ΔET_p 较大。11个温度带代表站点中，大多方法在敦煌站的ΔET_p 最大。影响Hargreaves法、Priestley-Taylor法、Blaney-Criddle法ΔET_p 的主要因子分别为最高温度、日照时数和平均温度、风速和最小相对湿度。研究表明，在计算ET_p 时，直接使用月尺度气象数据进行估算会产生较大偏差，必须适当考虑估算方法的非线性导致的时空特征影响。

为探究冬小麦不同生育期旱涝急转对其产量及品质的影响与差异，以淮麦55号为研究对象，在冬小麦拔节孕穗期开展桶栽试验，设置干旱水平（65%田持）、干旱历时（4、8、12 d）、淹涝水平（株高10 cm处）、淹涝历时（4、8、12 d），设置了总共9个不同的旱涝急转处理试验组，以及1个作为参照的对照组（CK）。研究拔节至孕穗期间旱涝急转条件对冬小麦品质特性及产量输出的影响模式，并基于主成分分析的结果，运用理想点排序法（TOPSIS）对产量表现及综合品质进行量化评估。结果表明：在拔节孕穗期干旱12 d转淹涝12 d对冬小麦株高的影响最大，对株高的抑制达到40.00%以上；在受旱涝急转影响下，减产幅度最大的是干旱12 d转淹涝4、8、12 d，减产幅度均达到90.00%以上；旱涝急转下冬小麦品质受干旱和淹涝水平的影响，产量与蛋白质含量之间呈现出最显著的负相关关系，相关系数高达-0.93，与淀粉含量之间则表现出最显著的正相关关系，相关系数达到0.96；在旱涝急转的处理条件下，冬小麦产量及品质综合表现最佳的是经历4 d干旱后转为8 d淹涝的处理，而综合表现最差的是经历12 d干旱后紧接着12 d淹涝的处理。研究结果可为提升冬小麦的品质与优化其抗旱防涝应对策略提供坚实的科学理论与依据。