为明确枯草芽孢杆菌对风沙土水力特性的影响，选取宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区0～30 cm表层土壤，开展室内一维土柱入渗试验与土壤持水性能试验。以原状土为对照，设置枯草芽孢杆菌施用质量比0%（CK）、0.5%（Y1）、0.8%（Y2）、1.1%（Y3）和1.4%（Y4）。结果表明：施用枯草芽孢杆菌可降低土壤累计入渗量和入渗速率，并显著影响Philip入渗模型和一维积水入渗代数模型参数；综合形状系数和吸渗率随菌剂施用量增加而减小。菌剂还提高了土壤保水性能，其中1.1%处理下饱和含水率、田间持水率和凋萎系数均达到最大，而有效水比例相对较低。综上，适量施用枯草芽孢杆菌（1.1%）能够在试验条件下有效抑制入渗、改善风沙土的水分保持能力，可为荒漠化地区土壤研究提供参考。

为评估干旱绿洲灌区农田休闲期留茬免耕条件下冬灌对土壤物理性质的影响，2018-2019年和2019-2020年农田休闲期，在石羊河流域下游民勤地区选取小麦地与玉米地，分别设置留茬免耕+冬灌与留茬免耕+无冬灌处理，监测休闲期土壤容重及毛管/非毛管孔隙度的变化。结果表明：①留茬免耕条件下，小麦地20~60 cm土层、玉米地0~60 cm土层土壤容重总体呈增加趋势，而60~100 cm土层变化不明显；相比而言，冬灌对容重变化的影响不显著。②无冬灌处理休闲期0~100 cm土层土壤毛管孔隙度总体降低；冬灌不改变毛管孔隙度随土层深度的总体变化，但降低了毛管孔隙度变化的幅度，对冻融过程导致的孔隙劣化具有一定的缓冲作用。③休闲期浅层土壤非毛管孔隙度增加、深层土壤非毛管孔隙度降低；冬灌条件下非毛管孔隙度的变幅减小。该研究为绿洲灌区农田休闲期冬灌制度在“保墒—冻融—孔隙结构”维度的优化提供了地块尺度的证据，并提示需在多点重复试验中进一步量化最佳冬灌定额与时机。

针对宁夏兴庆区沙质盐碱地水稻种植存在的土壤含盐量高、灌溉定额大问题，选用“龙稻18”品种进行桶栽试验，以探索节水控盐与增产增效的有效途径。设置2种灌溉定额：W₁（13 650 m³/hm²）和W₂（16 200 m³/hm²），以及2种有机改良剂：C₁（盐减法）和C₂（多微硅藻），设置CK处理（灌溉定额为21 300 m³/hm²，不施用改良剂），共5个处理，分析各处理对水稻生长、产量、效能以及节水控盐效果的影响。利用博弈论对熵权法和CRITIC法进行组合赋权，通过TOPSIS模型对各处理进行多指标综合评价，确定灌溉定额及改良剂最优组合。结果表明，适宜当地水稻的灌溉定额和改良剂耦合最优组合为W₂C₁，即灌溉定额为16 200 m³/hm²，施用盐减法改良剂，这一最优组合的产量可达到9 352.53 kg/hm²，较CK节水23.94%，脱盐率提高至59.41%的同时实现稳产，作物水分利用效率、作物水分生产率、灌溉水生产力分别较CK提高了30.41%、28.61%、32.79%。本研究可为兴庆区水稻节水控盐增产增效技术模式推广提供理论依据和实践参考。

针对滨海地区盐渍土壤表层盐分积聚、土壤通气性不足、灌溉水含氧量低等特点，种植作物受盐分危害大、土壤养分利用率低，严重制约滨海地区的农业生产。将增氧灌溉技术与生物炭施用相结合，冬小麦为种植作物，研究不同处理下盐渍土壤氮素含量和水盐运移的变化情况，为改善盐渍土壤的种植环境提供一个新思路。开展室外桶栽试验，设计4个处理：单独增氧灌溉处理(FO，0 g/kg，15.5 mg/L)，单独生物炭施用处理(FC，10 g/kg，8.0 mg/L)，增氧灌溉与生物炭配施处理(FOC，10 g/kg，15.5 mg/L)，以空白处理(CK，0 g/kg，8.0 mg/L)作为对照，着重研究冬小麦全生育期内土壤指标（氮素含量、含水量、含盐量等）的变化差异。在拔节期0~20 cm土层中，FOC处理相较于CK、FO处理，显著提高土壤中的硝态氮、全氮含量，FC处理显著提高土壤中的铵态氮含量，此时FO处理下土壤硝态氮、铵态氮、全氮含量处于较低值。但在20~40 cm土层中，FO处理土壤硝态氮含量显著高于FOC、FC、CK处理。FO、FOC处理土壤的硝化速率、矿化速率均显著高于FC、CK处理。这说明单独增氧灌溉处理虽然会促进好氧微生物的硝化作用，但也会引起氮素淋失问题，导致关键生育期耕层土壤的氮素含量降低。在苗期，FC、FOC 处理0~20 cm土层中土壤脱盐率为0.21、0.16，显著低于CK、FO（0.29、0.25）处理;在拔节期，FC、FOC 处理土壤脱盐率为0.24、0.26，较CK、FO处理脱盐率分别提高28.57%、45.83%。可以看出，生物炭在施用前期会增加表层土壤含盐量，但最终会提高表层土壤脱盐率，而单独增氧灌溉处理对表层土壤脱盐效果不佳，土壤脱盐率低于CK处理(P<0.05)。综上所述，增氧灌溉与生物炭施用的协同机制，能够有效突破盐渍土的通气问题与结构限制。增氧灌溉直接激活好氧的硝化过程减少氮素损失，而生物炭通过吸附保墒、改善孔隙结构来巩固增氧效果，在动态水文条件下促进盐分淋洗。二者耦合显著优化了盐渍土的水盐运移与氮素转化过程，为滨海盐渍土的可持续利用提供了一种可行的集成技术方案。

施用生物炭可显著提高棉花产量和土壤有机碳含量。然而，生物炭施用对增产-固碳-减排的影响仍存在较大不确定性。对来自45项田间研究的315个观测数据进行了Meta分析，以评估在不同环境条件下生物炭如何影响棉花产量和土壤有机碳含量。这种影响的程度随气候因素、土壤条件和农田管理措施的不同而变化。研究结果表明：①添加生物炭可显著提高棉花产量(+14.8%)和土壤有机碳含量(+25%)。②在中度温度、降水和日照条件下，棉田产量和土壤有机碳的综合效应最高。③灰漠土地区可使棉花产量提高18.7%，土壤有机碳提高21.3%，且在土壤pH值为碱性时，效果显著增强。④适当的生物炭施用量，配合少量氮肥和适量灌溉，可实现高产与固碳的协同效应；施用5~15 t/hm2生物炭和300~450 mm灌溉量，并配合少量氮肥，可实现高产与固碳的协同效应。⑤棉花产量和土壤有机碳分别对温度和土壤pH值的变化更为敏感。这些研究结果为不同时空尺度下棉田施用生物炭对生物地球化学循环、功能及服务的影响提供依据。

为探究不同制备因素对淤泥基陶粒吸水性的影响程度，以及添加陶粒后典型土壤入渗特性的变化情况，以山西省某典型水库的库区淤泥为主要原料，辅以玉米秸秆和黏土，将原料配比、焙烧温度和焙烧时间设为变量，进行三因素三水平的Box-Behnken Design（BBD）试验，测定陶粒1 h吸水率和饱和吸水率，并分析不同因素对吸水性的影响；在此基础上将高吸水性陶粒铺设于土壤表层进行土柱入渗试验，测定湿润峰运移距离、累积入渗量和入渗速率，分析土壤入渗特性的变化特征。结果表明：①不同制备因素对淤泥基陶粒吸水性影响程度由强到弱为：焙烧温度＞原料配比＞焙烧时间，且焙烧温度与原料配比的交互作用较显著。当制备因素淤泥、秸秆和黏土的质量比为55∶35∶10，焙烧温度为1 150 ℃，焙烧时间为60 min时，淤泥基陶粒具有高吸水性，其1 h吸水率和饱和吸水率测得为70.02%和72.43%，拟合值为72.65%和75.21%。②铺设淤泥基陶粒减缓了湿润峰的运移使入渗时间延长30 min，累积入渗量提高了103%，并将土壤的初始入渗速率提高了36.7%。利用入渗模型对水分运移过程的拟合结果表明，R ²值为0.958~0.998，模拟入渗过程准确。③铺设淤泥基陶粒使土壤平均含水率提高了9.5%，并且减小了土壤含水率随深度变化的波动性。综合来看，淤泥基陶粒吸水性受原料配比和焙烧温度的影响较显著，并且添加高吸水性陶粒后能有效地提升土壤渗蓄能力，其研究结果能够为缓解黄土高原水土流失问题和拓展淤泥的资源化利用方式提供一定的技术支持。

以库布齐沙漠沙化土壤为研究对象，采用碳酸钠改性凹凸棒土（质量比40∶1，即N40组），设置0%、3%、6%、9%、15%、20%共6种掺量，研究其对土壤理化及保水特性的影响。结果表明，改性后凹凸棒土（Na-AT）自由膨胀体积提高23.5%，滤失量降低52.1%。Na-AT的掺入可显著延缓湿润锋运移，降低土壤容重，提升水稳性团聚体含量。D处理组较对照组累积入渗量降低39.5%，当Na-AT掺量为9%时，抑制土壤蒸发效果最佳。Philip与Kostiakov模型对入渗过程拟合效果较好（R2>0.88），Rose模型适用于蒸发模拟（R2>0.94）。该研究所使用的钠化凹凸棒土改良剂在沙化土壤保水、结构优化方面效果显著，为沙化土壤治理和凹凸棒土的高效利用提供理论依据和技术支持。

以西辽河上游赤峰市两个典型区（翁牛特旗、松山区）为研究区，探究西辽河上游长时间序列地下水埋深时空演变特征及其与多因素间的相关性，为半干旱区水资源高效利用及社会经济可持续发展提供科学依据。基于1990-2023年人工井地下水埋深数据，结合多源遥感数据（NDVI和土地利用）、经济与粮食产量数据，采用时间变异分析、趋势分析、空间插值统计、相关性分析等方法，系统探究地下水埋深时空动态变化及其与多要素间的相关性。①1990-2023年，研究区地下水埋深明显下降，翁牛特旗、松山区平均埋深由1990年的26.40、8.19 m下降到2023年的35.71、13.93 m，变化速率分别为0.384、0.282 m/a。②研究区呈“浅埋深区萎缩、深埋深区扩张”变化特征，0~7 m埋深区面积占比从3.67%降至 0.98%，28~35 m埋深区从6.45%升至50.58%且在中部及北部连片分布。③地下水埋深与NDVI呈显著正相关（翁牛特旗r=0.734^**，松山区r=0.614^**），与不透水面、森林覆盖呈强正相关，而与水域、草原、裸地的面积呈强负相关，与地区生产总值、三次产业产值及粮食产量呈显著正相关。西辽河上游典型区地下水埋深整体下降趋势明显，近年来趋于稳定，受区域植被变化与农业经济活动共同驱动，未来应科学评估地下水可利用量，实现区域水土资源可持续发展。

农业非点源污染不仅威胁着水体生态平衡，还会对人类健康构成潜在威胁。对于大型农业耕种区，尤其是作物种植结构变化较为迅速的区域，作物种植结构对其运移及调控机制仍难以解析。以宁夏引黄灌区为研究对象，应用LOADEST模型探讨区域内污染物负荷的时空变化特征。结合多年监测的农田流失率及种植结构，评价了种植结构对污染物负荷及经济效益的时空变异性。结果表明，宁夏引黄灌区第四排域污染物负荷变化具有明显的时空异质性。通过改进后的模拟退火算法对种植结构进行调整，相较于调整前，经济效益平均提升了855.35 元/kg，总氮负荷峰值降低了73.923 t。相关分析证实，种植结构的变化与农田流失率之间可能存在未被发现的隐含关系，且通过种植结构的调整可以进一步有效调控农业非点源污染并提升经济效益。

水力层析法是一种通过多组交叉孔抽水试验反演含水层水文地质参数空间分布的高分辨率方法，但增加抽水试验能够带来多大的含水层非均质刻画改进尚缺乏深入研究。基于迭代集合卡尔曼光滑算法，采用虚拟随机场算例和实际场地数据验证多次抽水试验的作用。虚拟算例中生成高斯随机场作为参考渗透系数场，模拟9次抽水产生的稳态水头降深作为观测数据，并添加不同水平噪声。结果显示，随着抽水次数从1增加到4，反演渗透系数场细节逐步显现，高渗透区和低渗透区轮廓越来越清晰；噪声扰动降低分辨率，但增量试验仍能改善估算。实际算例情景中，使用前1~4次数据反演渗透系数场，并利用反演结果预测第5~9次抽水试验水头。预测准确度随纳入反演的试验次数增加而提高，表明额外抽水提供非重复信息，提升含水层刻画精度。该研究证实水力层析在缺乏真实参数先验知识下的优势，为非均质含水层精细化管理提供参考。

为探究湖北省水稻生育期降雨时空分布特征及利用效率，收集2001-2020年湖北省20个气象站点的逐日气象数据，采用统计分析方法，计算了降雨集中度、降雨集中期、基尼系数和洛伦兹不对称系数等指标，分析了降雨分布不均匀性，并构建水量平衡模型，分析水稻田的水量平衡要素并讨论降雨利用效率。结果显示，水稻生育期总降雨量空间差异显著，鄂西南降雨量最高，鄂西北最低。鄂东南、鄂东等地易出现连续强降雨，而鄂北、鄂东区出现较多天数的连续不降雨，需重视防御干旱灾害。鄂西南、鄂东南降雨分布均匀但集中期不明显，鄂北、鄂东区降雨集中度高，其中鄂北区降雨与需水高峰匹配度较高。多数站点因降雨不足或时空分布不均，水稻生产依赖灌溉。降雨利用率与降雨量呈负相关，且降雨越集中利用率越低。研究结果为区域水稻灌溉策略优化提供了科学依据。

针对淠史杭灌区单季中稻需水量（ET）长序列变化规律及其影响因素不明确等问题，基于灌区1988-2023年共35 a的单季中稻田间定位观测数据，采用趋势分析、回归分析及相关性分析等方法，系统量化水稻生育期ET的长期变化特征，明确气候因子、水稻生长指标、水量平衡要素及管理措施对ET的影响程度。结果表明：水稻生育期ET整体呈波动上升趋势，平均值为357 mm，上升速率为0.427 8 mm/a；气候因子中，日间气温差（Tar）和累积日照时数（hsc）与ET呈极显著正相关，是驱动ET上升的核心因子，相对湿度（RH）和风速（ws）呈下降趋势，对ET有一定抑制作用；35 a间水稻生育期天数显著延长，每穗粒数和产量显著提升，千粒重保持稳定，产量提升与ET无显著相关性；降水量、灌溉水量、排水量年际波动剧烈但对ET直接影响较小，品种更替与灌溉制度优化可协同调节水稻需水过程。因此，淠史杭灌区单季中稻需水量变化是气候变化、品种更新与灌溉制度优化共同作用的结果。气候变化背景下，持续优化节水灌溉制度与品种布局，是提升该灌区水稻生产水资源可持续利用能力的有效途径。

为明确不同工作压力对滴头实际流量及土壤水分分布的影响，研究通过室内土槽试验，设置3个压力梯度0.10 MPa（P1）、0.07 MPa（P2）、0.04 MPa（P3），3种额定滴头流量2.7 L/h（W1）、2.2 L/h（W2）、1.38 L/h（W3），测定滴头实际流量、湿润锋运移及灌后土壤含水率分布。结果表明：①工作压力变化对滴头实际流量影响为： P3较P2、P1，W1流量降幅分别为22.8%，74.3%，灌水时长延长29%，290.3%，W2流量降幅为25.6%，57.8%，灌水时长延长为34.7%，138.3%，W3流量降幅最低，为22.8%，48.6%、灌水时长延长30%，94.3%，在低压下表现出更强的流量稳定性；②工作压力对湿润锋参数变化的影响为，工作压力变小，湿润锋垂向运移距离增加，水平运移距离减小，形态越“扁”，且流量越小，压力降低引发的湿润锋变化幅度越弱；③灌后土壤水分主要分布在0~40 cm土层，W1、W2下压力降低导致灌水均匀性减弱，促进水分垂向运移，深层含水率提高，W3在不同压力下含水率分布差异较小。证明小流量滴头在低压下流量更加稳定、大流量滴头下，土壤水分运移随压力变化波动更加明显，因此推荐优先使用小流量滴头。

针对大型灌溉明渠系统在多变工况下存在多点水位协同控制精度低、抗下游扰动能力差的问题，提出改进的滑模预测控制（Improved Sliding Mode Predictive Control, ISMPC） 方法 首先基于圣维南方程组建立多渠池耦合的线性离散状态空间模型；其次引入扰动观测器在线估计并补偿未知扰动；最终基于预测滑模面推导得到多渠池协同控制律，调节不同渠池上下游闸门开度。实验结果表明，在3渠池系统中ISMPC的水位控制误差相较于线性二次型积分（Linear Quadratic Integral, LQI）控制方法和比例-积分-微分（Proportional-Integral-Derivative, PID）控制方法平均降低28.8%和41.7%，流量跟踪误差平均降低83.1%和55.1%；在目标流量出现阶跃变化的工况下，ISMPC的流量控制误差较LQI和PID平均降低31.3%和52.1%；在8渠池系统中，ISMPC的性能指标也优于对比算法，验证了所设计控制策略的有效性。

高标准农田建设是中国实施粮食安全与土地安全战略的重要举措，但在快速推进过程中，因立法伦理思想不明、利益攸关方诉求多元以及工程本身的特殊性，引发了多维伦理争议。从哲学、社会、职业、技术和环境5个维度系统分析了高标准农田建设工程的伦理争论及其成因。结果表明：哲学维度的争议聚焦于人类改造土地系统的伦理正当性；社会维度涉及利益分配与补偿的公平性问题；职业维度表现为参与者意愿与行为的道德悖离；技术维度关注技术应用的伦理向善性；环境维度则探讨人类需求与自然生态权益的平衡。当前高标准农田建设的立法倾向于资源保护主义，忽视自然内在价值，而多元主体间的利益博弈进一步加剧了伦理冲突。并建议重构土地伦理观念，完善立法伦理审查机制；建立协同治理平台，优化利益分配与补偿方案；提升参与者的伦理意识与决策能力，推动工程向更加公平、更可持续的方向发展。通过反思性发展理念，协调人地关系与社会关系，可为高标准农田建设的健康发展提供伦理支撑。

针对山西省汾河灌区春玉米生产中水氮利用效率低下的问题，基于田间试验对SWAP-WOFOST-N模型进行参数率定和验证，在此基础上模拟和分析不同水氮模式对春玉米产量、水分生产力（WP）及氮肥偏生产力（PFPN）的影响，进而提出不同降水年型下相对理想的水氮管理措施。结果表明：模型对土壤含水量、温度、叶面积指数、产量及氮肥利用效率的模拟精度较高，其中，土壤含水量、温度与叶面积指数在率定和验证阶段的归一化均方根误差（NRMSE）均低于20%，春玉米产量和氮肥利用效率的相对误差（RE）控制在5%以内。土壤含盐量和硝态氮含量的模拟精度略低，但其NRMSE仍稳定在30%以内。以增（稳）产和提高水氮利用效率为目标，丰水年推荐灌溉定额75 mm、施氮240 kg/hm²，产量、WP和PFPN较现状分别提高4.8%、6.9%和8.3%。平水年保持现状灌溉150 mm、施氮减少至180 kg/hm²，PFPN可大幅提高31.4%。枯水年推荐灌溉定额225 mm、施氮180 kg/hm²，产量可提高9.4%。相较于传统水肥管理，基于不同水文年型推荐的水氮模式可在丰水年减少50%灌水量，平水年和枯水年减少25%施氮量，提高了作物产量和水氮利用效率。