为了探寻日光温室天津地区适宜的自动化灌溉施肥制度，以秋冬茬黄瓜为试材，以传统手动简易灌溉施肥模式为对照，研究了基于黄瓜需水需肥规律的自动灌溉施肥模式对黄瓜产量及水肥利用率的影响。结果表明：与手动灌溉施肥相比，自动灌溉施肥可节水22.4%，节肥30.4%；在保证黄瓜正常生长的基础上，显著提高黄瓜单果重以及产量，商品瓜的产量提高11.1%，灌溉水利用率和肥料偏生产力分别提高43.6%和60.0%。因此，自动化灌溉施肥设备依据温室黄瓜需水需肥规律进行水肥管理可以作为黄瓜产量改善及水肥资源高效利用的有效途径之一。

为提高季节性冻土区冬、春季储水灌溉的灌水质量和效果，在季节性冻土区冻融期间进行了大田冻融土壤的系列入渗试验，获取了自然冻融条件下的大量土壤入渗试验数据，拟合得到了不同冻融条件下的Philip入渗模型参数，建立了入渗模型参数与土壤基本理化参数间的BP神经网络的预报模型，实现了基于土壤体积含水率、粘粒含量、土壤容重、土壤温度以及灌溉用水水温等基本理化参数对Philip入渗模型参数稳渗率A、吸渗率S的预报。所得到的预测值与实测值之间相对误差的平均值控制在7%以内。研究表明，利用冻融土壤条件下土壤常规理化参数对Philip入渗模型参数进行预报是可行的，可为季节性冻融土壤灌溉技术参数的确定提供有力支撑。

通过热扩散技术对苹果树茎流速率的测定来研究蓄水坑灌不同灌水处理（处理一灌水上下限为田间持水量的70%与100%，处理二灌水上下限为田间持水量的60%与90%，处理三灌水上下限为田间持水量的50%与80%，）以及地面灌溉（处理四）下苹果树茎流速率日变化规律，分析了系统水势及气象因子对茎流速率的影响。结果表明，不同灌水处理下茎流速率在各生育期的日变化趋势基本相同，均为先增大后减小。通过与地面灌溉对比分析得出蓄水坑灌下处理二是相对合理的灌水方案。影响因子方面，叶水势与茎流速率呈负相关，土-叶水势梯度与茎流速率呈正相关，并通过回归分析建立了茎流速率与太阳辐射、大气温度和大气相对湿度之间的回归方程。

运用张力计法对砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂5种砂土在不同含水率下的土壤基质吸力进行实验研究，并对数据进行了三次多项式与Van Genuchten模型的拟合与验证。结果表明：细砂的水分特征曲线呈“反S”型曲线，砾砂、粗砂、中砂、粉砂呈“L”型曲线；在相同含水率条件下，5种砂土的基质吸力大小为：粉砂＞细砂＞中砂＞粗砂＞砾砂；三次多项式拟合结果的R2值、PBIAS值分别为0.9827~0.9983、-0.1198~0.3427，Van Genuchten拟合结果的R2值、PBIAS值分别为0.931~0.9926、-2.0835~5.2567，此处三次多项式拟合效果要优于Van Genuchten模型。

为掌握根灌、滴灌在不同立地类型土壤中的水分扩散规律，通过不同灌水梯度试验，采用挖剖面和直观观测法，研究了根灌和滴灌在不同立地类型土壤水分的垂直和水平扩散规律。结果表明：1. 风沙土中根灌、滴灌水分垂直扩散明显小于水平扩散，且灌水时间与扩散速率均呈负相关对数关系；2. 沙质壤土中根灌水分垂直扩散明显小于水平扩散，滴灌则垂直扩散速率大于水平扩散，二者差异不明显；灌水时间与扩散速率呈负相关对数关系；3. 灰棕漠土中根灌初期水分垂直扩散和水平扩散相同，随时间增大，水平扩散速率大于垂直扩散；滴灌则垂直扩散速率大于水平扩散，但二者差异不明显；灌水时间与扩散速率也呈负相关对数关系；总体来看，根灌在不同立地类型土壤中的水分无论垂直扩散速率还是水平扩散速率都表现为：沙质壤土>风沙土>灰棕漠土；滴灌则无论水平扩散速率还是垂直扩散速率都表现为：灰棕漠土>风沙土>沙质壤土。二者扩散规律明显不同。

为保障新疆农业用水，减少干旱地区水资源的无效蒸发，开发了一种水分蒸发抑制剂。利用十六醇和正丙醇为基材，探讨了组分比例、超声波强度、时间等因素对抑制效果的影响，确立了水分蒸发抑制剂的制备方案。具体方案为十六醇：正丙醇：AEO总量：水：石油醚为0.35:1:0.33:12:15，超声波处理仪以20%工作强度工作20min。抑制剂用于多浪水库后形成的单分子膜在72h内使用性能良好。推广使用抑制剂对于减少干旱地区水资源损失具有重大意义，可带来巨大的经济效益和社会效益。

明确不同矿化度微咸水和再生水在不同灌水量条件下，盆栽棉花出苗率、苗期冠层和根生长情况，探索微咸水和再生水在棉花灌溉中的应用技术。试验设置灌水量和水质2个试验因素，研究灌水量和水质处理对盆栽棉花出苗率、苗期冠层和根系生长的影响。结果表明，出苗率、苗期冠层和根系生长随灌水量减少而降低；2~4 g?L-1微咸水和再生水处理促进出苗，高于4 g?L-1微咸水抑制出苗；在环境温度较低时，2~4 g?L-1微咸水和再生水处理促进冠层生长和根系生长；在环境温度较高时，2~6 g?L-1微咸水处理抑制冠层生长和根系生长，再生水处理促进冠层生长，抑制根系生长。该研究为再生水应用于棉花灌溉提供参考。

为了研究不同生育期玉米水分胁迫对玉米农艺性状的影响，为干旱、半干旱地区玉米抗旱提供理论依据。以玉米在苗期、拔节期、抽雄期进行水分胁迫，测量玉米株高、穗位高、叶面积、穗部性状，并且对比充分灌水与非充分灌溉下玉米农艺性状差异。利用Jensen模型求解出玉米各生育期水分敏感系数，验证水分胁迫对玉米产量的影响。结果表明在拔节期进行干旱处理的株高、穗位高、叶面积影响较大，有明显的抑制作用。抽雄—吐丝期干旱胁迫对穗部性状的形成较为明显，并且对产量影响较大。

针对东北黑土区坡耕地水土流失严重，农业用水量不足的问题，研究生物炭对该地区的水土保持及作物增产效应，并寻求最优生物炭施用量。于2015年，以黑龙江农垦北安分局红星农场3°坡耕地为研究对象，研究不同生物炭施用量对大豆生育期土壤水分动态、表径流、土壤侵蚀、产量和作物水分利用效率的影响。结果表明，生物炭对坡耕地水土保持及大豆节水增产有较好的效果，其中对于水土保持方面，生物炭施用量越高，水土保持效果越好；而对于大豆产量与水分利用效率方面，则生物炭施用量为75 t/hm2的处理效果最为明显。

针对西北扬黄灌区干旱缺水、蒸发强烈以及灌溉水利用效率低下的瓶颈问题，在宁夏同心县开展不同覆膜方式下的浅埋式滴灌玉米种植对比试验，通过设置膜内浅埋式滴灌（UF）、膜侧浅埋式滴灌（FS）、无膜浅埋式滴灌（NF）、无膜地表滴灌（CK）4种对比处理种植双行靠地膜玉米。试验表明: 覆膜处理平均温度比无膜处理提高2.4℃，日间气温差距最明显时段出现在14：00—16：00，最大温差为2.7℃，温度对苗期影响最为显著:UF的出苗时间比FS提前1d，比NF和CK提前3d;植株成熟期叶面积指数UF、FS、NF相比CK分别增加了18.9%、14.4%、4%;地上部分干物质积累量UF、FS、NF分别比CK增加了 9.7%、6.8%、4.2%;各处理实际产量UF、FS、NF比CK分别高出12.9%、8.2%、2.6%。

基于使用远程智能控制系统, 研究扬黄灌区土壤水分入渗试验, 分析讨论了两种类型土壤，基于不同压力、埋深程度研究土壤水分入渗速度、湿润锋、时间等，并初步总结出不同外界条件下土壤入渗的变化规律，为保持水土、提高土壤水分生产力提供重要的科学依据。研究表明：压力、贴片式滴灌带的埋深程度对土壤累计入渗量和入渗速度的影响都比较明显。土壤累积入渗量随着压力水头的增加而增大，湿润运移距离位移不单单和环境有关系，压力对其的影响也很大。在越强的压力作用下，水的运送速度越快，这样土壤的入渗速度就越快。速度的增大也加快了各个方向的运移速率，从而达到在短时间内入渗大面积的土壤，增大了运移距离。实验结果显示，湿润锋能够在压力为0.2MPa的情况下达到最大运移距离；埋深程度也同样影响着土壤累积入渗量和土壤的累计入渗速度，经试验测量在埋深在10cm是土壤入渗量最大，且地表不宜蒸发到。

为了合理的制定大棚滴灌灌溉制度，本文以大棚黄瓜为对象，在结果期设置了4种膜下滴灌灌溉频率（每隔3、6、9、12d灌溉一次），并以传统沟灌灌溉作为对照，研究了不同灌溉频率对黄瓜生长（株高，茎粗和叶片数）和产量的影响。结果表明，与传统沟灌相比，采用滴灌灌溉有利于黄瓜生长并获得高产；在滴灌条件下，灌溉频率越高，植株越高大粗壮，叶片越多，同时促进了果实成熟；但灌溉频率对总产量影响较小，不同处理之间产量差异均不显著（P<0.05）。综合比较，6d灌溉一次黄瓜长势较好，产量最大112.4t?hm-2，灌溉工作量合理，因此，建议在大棚黄瓜结果期滴灌灌溉频率以6d/次为宜。

主要相关系数法及散点斜率法等评价方法，以黑河流域为研究区，利用25个水文站点的实测降水量在年尺度、月尺度和日尺度上验证了气象卫星降水数据的精度。结果表明:在整体上，气象卫星年降水数据和月降水数据与站点实测降水数据相关性很好，在月尺度上相关系数可以到达R=0.962，数据精度较高，数值上比站点实测降水量偏低，偏差相对较小。气象卫星日降水数据与站点实测降水数据相关性很差，数据精度较低，偏差相对较大。就单个站点而言，大部分站点相关系数较高，但偏差较大。

基于大田试验，以耐盐碱牧草草木樨为试验材料，分析了以每3天E20蒸发皿水面蒸发量的50%为灌溉指标，耕作种植方式为平作和垄作下，盐碱地滴灌土壤剖面（距滴头横向30cm，滴头垂直深度100cm）含水率、电导率和pH值的变化特征。结果表明：灌溉结束后，垄作的种植方式电导率和pH值都比平作下降的比较明显，其中，垄作和平作的种植方式滴头下方0~60cm的平均电导率比灌前下降37.4%和21.8%，垄作在0~40cm淋洗的效果较明显，较灌溉前0~40cm土层平均电导率下降52.4%，平作在0~20cm淋洗的效果较明显，较灌溉前0~20cm平均电导率下降30.8%。

递归神经网络（RNN）模型近年来在许多任务上表现出了优良的性能。本文运用具有长短期记忆（LSTM）单元的递归神经网络构建模型和通过时间反向传播（BPTT）算法更新网络权重解决长期降雨量的预测问题，较好地解决了高维数、非线性和局部极小问题。最后本文也选取了前馈神经网络模型（FNN）、小波神经网络（WNN）模型和整合移动平均自回归（ARIMA）模型三种模型进行验证比较。仿真结果表明，递归神经网络模型优于其他模型，训练结果与实际值接近，预测精度较高。预测结果为农业用水管理、合理制定灌溉制度提供了重要的科学依据。

为了实现对水质直观而简单的定性和定量评价，通过采用改良的单因子和综合水质标识指数法对松花江流域吉林省段在 2005年-2014 年间的水质进行评价，结果表明高锰酸盐指数是影响水质的主要污染指标，但综合水质基本都能满足功能区的要求；同时应用环保部推荐的Speraman秩相关系数法对3个断面10年间的水质变化趋势进行研究，结果表明各断面水质在2005年-2014年间变化均呈显著好转趋势。该评价方法不仅能对水质单项及综合指标类别进行比较，也可以在同一类别中进行水质好坏的比较，具有较高的应用价值。

针对水质评价中指标的多样性及不相容性，提出了基于改进的萤火虫算法的投影寻踪水质评价方法。该方法根据水质标准等级样本集所划分的标准，构建投影指标函数，并用改进的萤火虫算法进行优化，使搜索步长逐步减小，寻优后期也可具有良好的局部搜索能力，得到最佳投影方向，使综合评价结果能够客观准确的反映出水质状况。运用该方法对太湖的水质数据进行综合评价，并与传统方法综合评分法（F值法）得到的结果进行对比，评价结果更符合当地水质状况实际情况，且对水质等级划分更为清晰。

为防治干旱区棉田土壤此生盐渍化，通过研究典型干旱区绿洲棉田土壤盐分在生育期始末的变化特征，分析了当地棉田土壤盐分迁移累积趋势。研究结果表明：研究区棉田土壤盐分在生育期始末的变化趋势基本相同，即呈现出随深度的增加而增大的趋势；土壤盐分在剖面的累积程度生育期初比生育期末大。对比分析认为，生育期始末，土壤表层0-20cm土层呈现返盐趋势但其程度较弱，基本属于非盐化土或轻度盐化土壤，能够满足棉花出苗及后期生长要求；在生育期初，研究区各地块100cm土层土壤盐分值高达7 g·kg-1左右，属于中度盐渍化土壤，具有较大的潜力导致后期土壤返盐现象的发生。大量积雪及秋季茬灌能较好的对土壤盐分起到淋洗作用，有效防止灌区棉田土壤次生盐渍化的发生。

总结了北京地下水资源概况，对近60年来北京气温、降水、蒸发的变化特征进行了分析。结果表明：北京气温在波动中增暖，增幅约为0.08℃/a，而年降水量表现为下降趋势，平均变幅为-3.45mm/a；年总水面蒸发量表现为明显的下降趋势，平均变幅为-8.04mm/a。降水减少加之超量开采给地下水资源带来不利影响，导致地下水位持续下降，局部浅层含水层疏干，1999-2013年间，第四系地下水累计亏损量达65.82×108 m3，年均亏损量4.39×108 m3,地下水水质也随之变差。平原区地下水蒸发量由1960-1980年的年均4.95?108m3/a，降至2001年以来的年均0.44?108m3/a。气温对地下水的影响是间接和微弱的。

基于生态足迹和生态承载力理论，对2000-2014年新疆人均生态足迹、人均生态承载力、万元GDP生态足迹、生态协调系数的动态变化进行分析，运用灰色GM（1,1）预测模型预测新疆2020年、2025年人均生态足迹、人均生态承载力、万元GDP生态足迹。结果显示：2000-2014年间新疆人均生态足迹呈逐年上升趋势，从2000年的1.6993hm2上升到2014年的4.1005 hm2，年均增幅为5.86%。新疆人均生态承载力基本保持在1.4003-1.5852hm2之间，且有逐年缓慢减小的趋势。人均生态足迹快速增长，人均生态承载力缓慢减小，造成生态赤字逐年扩大，人均赤字额由2000年的0.2329hm2扩大到2014年的2.7002hm2，赤字率由2000年的15.88%上升到2014年的192.82%。资源利用效益水平不断提高，生态协调度不断下降。预测结果表明：2020年新疆人均生态足迹将上升到6.4964hm2,2025年将达到9.5864hm2。2020年人均可利用生态承载力预计下降到1.2947hm2，2025年为1.2125hm2。万元GDP生态足迹2020年下降到0.6499hm2，2025年预计为0.4780hm2。基于此，提出降低化石能源消费比例，控制人口增长，提高土地产出效率是缓解新疆生态赤字的有效途径。

基于玛纳斯河流域中游平原灌区及其周边24个气象站点2013年的气象资料，采用分段单值平均法计算棉花作物系数，利用参考作物法确定灌区各站点棉花不同生育期耗水强度，结合ArcGIS空间插值，分析灌区棉花耗水强度在不同生育期和灌区空间尺度上的变化规律，并确定灌区棉花设计耗水强度。结果表明：灌区棉花全生育期耗水强度呈现先增大后减小的变化趋势，大小顺序为花铃期（5.64～6.84 mm/d）>蕾期（3.74～4.70 mm/d）>吐絮期（2.00～2.50 mm/d）>苗期（1.62～1.76 mm/d）；灌区棉花全生育期平均耗水强度自西南向东北呈现递增趋势，介于3.45～3.98 mm之间；玛河灌区棉花设计耗水强度应在5.69～6.45 mm间选取。

以临汾市冬小麦全生育期实测土壤水分养分资料为依据，结合作物生长模型，提出基于动态灌水下限值法的非充分灌溉预报模式，并将该预报模式应用到临汾市2008-2009、2009-2010、2010-2011、2011-2012、2012-2013年和2013-2014年共六年的冬小麦生育期进行灌溉预报研究。研究表明，基于上述方法计算得到的优化灌溉制度下的产量与效益相对于传统灌水模式都有不同程度的增加，6个年度的平均增产率为9.94%，平均增产效益率为17.5%。

温宿滴灌生态园项目是在温宿县戈壁荒漠土地上建成的生态林工程，成为在荒漠化土地上应用滴灌技术的成功范例。温宿滴灌生态园项目生态与经济功能集于一体，植树造林面积7247hm2，果树采用滴灌方式。本文利用LFA原理，从项目目标、作用/效果、产出物和投入/措施4个层次建立评价体系，对项目生态效益、经济效益、社会效益和水资源利用效益做出客观的考量和评价，为相关项目建设提供借鉴。

虚拟水贸易作为解决缺水地区的水资源供需矛盾问题的战略受到越来越广泛的关注，量化地区虚拟水贸易格局，并分析该格局下区域虚拟水贸易量变动的驱动因素是研究虚拟水和水资源管理的新思路。首先运用投入产出模型计算出2002-2011年中国虚拟水进出口贸易量，分析中国当前虚拟水贸易格局，再运用结构分解法，分解出强度效应、结构效应和规模效应对虚拟水净进口贸易量变动的驱动力。研究结果表明：中国虚拟水贸易呈现净出口状态，其中制造业和农业的虚拟水进口和出口贸易量最大、占虚拟水进出口总量比例最高，是当前中国虚拟水贸易格局的决定产业。规模要素对中国虚拟水净进口贸易量变动逐渐由负向驱动变成正向驱动，强度要素和规模要素对虚拟水净进口贸易起正向作用。了解中国虚拟水贸易格局、探索虚拟水政策化是实现水资源优化配置的重要途径之一，能为中国缓解用水矛盾、解决水资源短缺危机提供一个新视角。

具有“低能秏、多功能、抗堵塞”特点的《反冲转子旋转喷头》原创发明专利技术，对美国三大旋转喷头专利技术进行颠覆创新，改善喷头节水性能，提高抗风力和喷灌均匀度，扩大使用范围，填补了世界空白，被“第十一届中国西安国际科学技术产业博览会暨高新技术成果交易会”授予《优秀科技成果奖》。本文从中美旋转喷头发明专利技术的对比出发，说明该发明专利技术的创新要点和竞争优势,澄清将《反冲转子旋转喷头》与传统“反作用式旋转喷头”混为一谈的模糊认识。

为了提高用水效率以及减少施肥造成的环境污染，结合6LoWPN网络技术的快速演进，在考虑实现自动化、精准化现代农业的基础上，设计了一种基于6LoWPAN的水肥一体化智能滴灌系统。该系统采用6LoWPAN协议实现无线传感器网络（WSN）与IPv4/IPv6网络之间的点到点通信，实现了环境温度、土壤湿度的实时监测，根据不同作物对湿度的要求远程控制电磁阀进行水或水肥的灌溉。文章详细描述了系统硬件框架和软件框架实现过程，最后基于LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）软件开发了智能滴灌系统的上位机管理软件。试验结果表明，基于6LoWPN的WSN与IPv4/IPv6网络可以相互通信，该系统能准确获取土壤湿度和环境温度数据，通过上位机管理软件可远程控制电磁阀进行灌溉将湿度保持在设定的范围内。基于6LoWPN物联网的滴灌控制系统将远程监测、智能报警、精准灌概统一起来实现节水灌溉，有一定的推广潜力。

为了减少冬小麦灌溉中的水资源的浪费，对其进行适量灌溉。使用单片机、传感器等硬件结合模糊控制理论组成控制系统，依据于长时间的灌溉经验以及影响冬小麦的内外在因素，对其灌溉时间进行决策。本次论文使用Mamdani模糊控制器，以土壤的湿度差值以及土壤湿度变化率作为模糊控制器的输入，灌溉时间作为输出构成模糊控制器。依据冬小麦的灌溉经验建立其模糊逻辑控制表。由于监控面积较大，因此使用四个节点处于四个方位分布检测数据，控制电磁阀开关以及使用一个基站进行数据处理总结，进而保证各处土壤湿度保持在最佳湿度。