探究种植密度和滴头间距对膜下滴灌春玉米生长的影响。以玉米“先玉335”在甘肃省民勤地区进行大田试验。玉米膜下滴灌设置3种种植密度（A1:97 500 株/hm2、A2:105 000 株/hm2、A3:112 500 株/hm2）和3种滴灌带滴头间距（B1:20 cm、B2:30 cm、B3:40 cm）9种组合试验处理，分析玉米不同处理的土壤水氮分布、产量及水分利用效率等，得到适宜的灌水技术参数。玉米种植密度对土壤水氮分布规律影响并不显著，但玉米产量随着密度增加呈先增大后减小的趋势，“先玉335”最佳种植密度在105 000 株/hm2左右，A2玉米产量最高，达到14 585.8 kg/hm2，比A1、A3的产量分别大4.8%、3%。滴头间距对土壤水氮分布影响显著，不同滴头间距为玉米生长提供的土壤水氮环境有所差异，进而影响春玉米的耗水规律、产量。在本试验条件下，滴灌带滴头间距大，土壤水和硝态氮呈窄深型分布；滴头间距小，土壤水和硝态氮呈宽浅型分布。滴头间距B3的玉米产量最高为15 615.0 kg/hm2，比B1、B2产量分别大17.8%、11.6%。A2B3在各处理中玉米产量和水分利用效率最大。玉米“先玉335”种植密度105 000 株/hm2和滴头间距40 cm组合效果最佳,更适宜在甘肃民勤地区推广应用。

通过田间小区试验，研究痕量灌溉不同埋深和水量对棉花生长、品质和产量的影响。共设置CK(膜下滴灌）、T1、T2、T3、T4、T5（埋深30 cm，水量分别为3 600、3 300、3 000、2 700、2 400 m3/hm2）、T6、T7、T8、T9、T10（埋深40 cm，水量同上）、T11、T12、T13、T14、T15（埋深50 cm，水量同上）等16个处理，试验结果表明：通过主成分和隶属函数结合分析不同处理棉花15个农艺性状显示，皮棉产量、整齐度指数、断裂比强度、伸长率和马克隆值可综合评价其性状，不同处理下主要性状隶属函数平均值排序为CK＞T11＞T4＞T1＞T2＞T6＞T12＞T8＞T3＞T13＞T9＞T15＞T7＞T5＞T14＞T10。表明灌水量为3 600 m3/hm2，膜下滴灌综合效果大于痕量灌溉，痕量灌溉管道埋深效果50 cm＞30 cm＞40 cm。从节水层面来看，痕量灌溉管道埋深30 cm，灌水量2 700 m3/hm2效果最佳。

为了探究蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对苹果树干茎流规律的影响，试验以肥液浓度（0、0.602、1.204、2.408 gN/L）为变量，设置4个处理。采用热扩散探针法（TDP）测定苹果树干茎流并分析其变化规律。结果表明：在本试验条件下，蓄水坑灌各施肥处理的树干茎流速率在施肥后均有明显提升，日变化峰值明显提高，施肥后第18 d达到峰值；苹果树干的茎流速率日峰值与其叶片蒸腾速率的变化曲线一致，呈现先上升后下降的变化规律，并于施肥后第18 d达到最大值；施肥后日茎流累积量随肥液浓度的增加而增大。选取6种数学模型对苹果树干茎流日累积量的过程进行模拟，均取得显著的拟合效果，Richards模型拟合效果最佳。本试验条件下D3处理（1.204 gN/L）更利于提升苹果树干茎流速率。

为了省时、省力、精度高的获取土壤水分特征曲线，以黄土高原区6种质地241个田间原状黄土土壤为研究对象，利用HYPROP仪器测定了原状黄土土壤水分特征曲线，应用Hyprop Fit软件中的不同模型对实测所得土壤水分特征曲线进行拟合，确定各土样的土壤水分特征曲线模型参数，并通过模型计算出实测土壤吸力所对应的含水率，与实测值进行比较。最终选择Frelund-Xing模型作为原状黄土土壤水分特征曲线的最优预测模型。

为了探讨浮筒式升降闸门量水机理，理论分析了浮筒式升降闸门水力特性及流量计算表达式。实测流量与计算流量对比表明，浮筒式升降闸门流量公式测流精度较高且形式简单，适合末级渠道的量水。同时，采用数值分析对不同流量、不同闸门开度条件下的过闸水流流场进行模拟，讨论浮筒式升降闸门测流过程中渠道内的水面线情况、各控制断面的流速分布、闸前弗劳德数Fr以及闸门测流精度。结果表明：模拟流量、水深与实测流量、水深吻合较好；试验及数值模拟得到的闸门前弗劳德数Fr均小于 0.5，满足测流要求。

土壤入渗性能是影响降雨产流过程和土壤侵蚀过程中的关键因子，为探究草甸草原放牧强度对土壤入渗性能和草地水土保持能力的影响，以呼伦贝尔草原不同放牧强度草地为研究对象，利用双环入渗实验测定不放牧草地、中度放牧草地以及重度放牧草地的土壤入渗过程，分析其入渗特性及其影响因素。结果表明：3种放牧强度草地土壤入渗速率差异显著，不放牧草地土壤入渗速率最大，重度放牧草地最小。影响土壤入渗的主要因素有土壤初始含水量、土壤容重、土壤总孔隙度和非毛管孔隙度，4种因素与土壤初始入渗速率、温度入渗速率、累积入渗量呈显著相关，相关系数都达到0.69以上。利用4种入渗模型模拟不同放牧强度草地土壤入渗过程发现，Horton模型可以更好的描述入渗速率随时间的变化过程，模拟效果最好。

农田土壤含水率的空间时变特性对土壤墒情监测及灌溉预报有重要影响。在天津市武清区北靳庄和西吕村两个试区布置两套墒情监测系统，每套系统包括1台基站、3个测点，每个测点连接两个土壤水分传感器（埋设于地表下30和60 cm处）。测得两个深度的土壤含水率数据，利用线性公式计算得0~60 cm平均含水率，利用统计学方法分析土壤含水率的变异系数(CV)随时间的变化特性，分析试区测点土壤含水率之间的相关关系。结果表明，CV随时间有显著的变化，CV变化较大时，相应时段的土壤含水率较小，通常为灌溉时期；CV较小时，土壤含水率较大，普遍为降雨量较大时期；本试区CV呈弱变异和中等变异；相关系数在一定程度上能够反映空间变异性大小，随着研究尺度的增大，测点之间土壤含水率的相关系数在减小。

通过Meta分析研究温室番茄的灌溉量和灌溉方式对番茄产量和水分生产力的影响，试图找到提高番茄产量和水分生产力的关键因素。以2000-2015年间在中国知网和万方数据库发表的中国各地研究温室番茄种植的文献作为数据来源，对纳入研究的43篇文献进行Meta分析的结果表明：温室番茄高产和高水分生产力的灌溉量范围为3 500~4 500 m3/hm2，最佳灌溉方式为管灌。该结果与其他田间试验研究结论具有可比性，为区域温室番茄选择灌溉用水和灌溉方式，提高温室番茄的种植水平、提高水分利用效率、减少水资源浪费提供理论支持和实践指导。

针对目前关于灌区农业水权在农户间分配研究较少且现状分配模式不合理问题，从公平性角度出发，基于灌区农户农业人口和灌溉面积，研究农业节水驱动下农户间农业初始水权分配问题，构建了基于基尼系数法的灌区农户间农业初始水权分配模型。以河套灌区乌兰布和灌域-沈乌干渠上的直口渠牧业队（4）进行实例分析，分配结果表明模型进行的水权分配较现状分配更具公平性，能够为开展灌区水权分配及交易提供一定技术支撑。

土壤墒情是农业生产的重要参数，高效、精确地监测土壤墒情是保证农业生产安全的重要环节。在基于植被指数的土壤墒情监测方法中，如何根据地域和植物生育期的差异，选定最优的植被指数是问题的关键。利用2015年2-6月河南省中东部黄淮海平原冬小麦主产区的实测农田墒情数据和MODIS遥感数据，对归一化植被指数(NDVI) 、增强型植被指数(EVI) 、植被供水指数(VSWI) 、温度植被干旱指数(TVDI)与土壤含水量进行相关性分析，对比不同植被指数对不同深度土壤含水量的响应，并分别建立四种植被指数与土壤墒情的回归模型，进行预测精度分析。结果表明：本研究中，TVDI与土壤墒情的相关性最好，预测精度最高；每一种指数皆与10~20 cm深度土壤墒情相关性最好，预测精度最高。因此，TVDI为最优响应指数，10~20 cm深度土壤为最优响应深度。

由于滴灌灌水器流道较小，滴灌系统对水质要求颇高，因此过滤装置在滴灌中非常重要。国内外学者对其进行了大量的研究和研发工作。在此背景下，在简要阐述滴灌用砂石、网式、叠片式和离心式过滤器工作原理的基础上，对滴灌用过滤器的研究现状进行了系统归纳总结，对过滤器研究存在问题和发展趋势进行了讨论。认为目前针对过滤器水头损失和堵塞的变化规律及影响因素的试验研究较多；在建立过滤器水头损失理论计算方程和模型模拟过滤器内部水流流态等方面已引入流体计算模型；而砂石过滤器滤料和滤帽、网式过滤器自清洗装置、叠片式过滤器叠片以及一体式组合过滤器结构的改进等是过滤器研发的热点。研究认为将来过滤器的研究研发工作可重点针对过滤器模拟技术和适应我国国情的过滤器研制等方面展开。本研究可为滴灌用过滤器的研究提供一定的技术支撑。

农业水价的高低直接影响农民种粮的积极性，从而影响到国家的粮食安全。针对农业水权分配下农业水价计算模型进行研究，建立了长期水权下农业水价计算模型和短期水权下农业水价模型，结合农民经济承载力，提出了基于水权分配的不同水文年动态协调水价模型，并在山东桓台项目区进行应用。结果表明，随着农户实际取水量的变化，丰水年农业水价变化范围为0.268 元/m3到0.54 元/m3，平水年农业水价变化范围为0.163 元/m3到0.606 元/m3，枯水年农业水价变化范围为0.113 元/m3到0.938 元/m3，考虑不同水文年的动态协调水价模型更能够反映农民不同水文年用水的实际情况，更有利于提高农民节约用水的积极性和农业水价的落实，对推动区域农业水价改革具有重要指导意义。

为研究和提高RLPM模型反演ET精度，探究各项气象参数和遥感参数对于ET反演值就时间尺度变化规律的影响，基于RLPM反演模型，采用改进的摩尔斯分类筛选法，将黄土高原2010-2015年98个站点ET值结果对NDVI、相对湿度，日照时数、气温和太阳辐射在月尺度和年尺度变化进行敏感度分析研究。研究表明除相对湿度外，各项因子的敏感系数的绝对值在夏天达到最高值，而相对湿度的敏感系数在冬季达到最高值。ET反演值对于太阳辐射的敏感性最强，对NDVI和日照时数的敏感性次之，而对气温和相对湿度的敏感性最小。

研究农户选择高效节水技术的影响因素，是探索农户的灌溉技术选择行为，促进高效节水技术推广的基础。基于石羊河流域3个县（区）496户农户的问卷调查，采用二元Logistic回归模型，从农户个体因素、家庭因素、资源禀赋因素、政策制度因素、认识因素五个方面，研究农户选择高效节水技术的影响因素。研究发现年龄、土地细碎化程度、兼业程度、当地水资源状况和农户的风险感知对节水技术的选择有一定的制约作用；土地规模、农业水利基础设施完善程度、帮扶政策、农业种植结构是否合理、水费计价方式和水权交易市场发达程度对节水技术的选择有促进作用。建议完善水权分配、推进水价改革、完善节水激励机制、加快水权市场建设，以提高农户选择高效节水技术的积极性。

目前国内专用于测量盆栽植物蒸散量的设备较少，且均为单点测量，盆栽科学实验中大多借助于商用电子秤。开发了一套基于Lora无线技术的多路盆栽植物蒸散在线测量系统，可以远程在线获取多路盆栽植物重量。称重单元连续15 d在线称重和0~30 ℃温度变化范围内最大误差不超过1 g，节点采样间隔为5 min可连续工作120 d以上。经温室盆栽生菜实验表明：生菜单日内蒸散速率呈现峰值变化趋势；各个生长阶段蒸散速率的关系为：中期>后期>前期；蒸散速率与太阳辐射量、大气饱和水汽压差的线性相关度分别为0.86,0.78。系统测量结果与现有研究基本一致，可以较好的反映整个生长周期盆栽植物蒸散的变化趋势,为植物蒸散在线多点监测提供高精度、高可靠的智能设备支持。

基于自主研发的轻简式智能灌溉施肥机，嵌入依据光辐射智能灌溉系统，在土壤栽培番茄上进行田间效果试验，结果表明：施肥机管理的番茄土壤0~60 cm土层的土壤含水量保持在30%~40%之间，保证了番茄根层土壤始终处在适宜的水分范围内。与人工常规管理相比较可以提高番茄的品质，经济效益提高9.89%，达到了节水，节肥，节省人工，提质，增效的目的。

研究了绞盘式喷灌机喷头车的结构和适应的作物高度与作业场合，根据存在的适应性问题及现实需求对喷头车结构进行了优化改进。对比分析了多种方案，确定了最优方案为齿轮齿条结构，设计了增高装置。计算了增高装置适应的高度范围和减速箱输出扭矩。详细说明了增高装置的工作原理、使用方法；计算了减速箱选择的理论依据，试制了样机，并对样机进行了多轮田间试验，提出了使用注意事项。

针对市面上喷头普遍存在的漏喷、重叠和界外喷洒等问题，研制了一种三段管式非圆形喷洒域喷头，喷头由三段端面为圆且相邻轴线存在夹角的管体组成，管体之间通过轴承相连，构成3对转动副。第一段管体与安装基座相连，通过电机调节第一段管体控制喷头的旋转速率，通过另一台电机改变管体旋转中心线与喷头轴线的角度差实现喷头仰角大范围角度变化，从而精确控制喷头实现均匀、标准的非圆形域喷洒。在保证喷头低廉成本的同时，端部为圆的椭圆筒型设计方便在喷头入、出水口增添不同类型的调节器，综合其他成熟非圆形域喷灌调节措施，以满足不同环境下的喷灌需要。经试验各方面均优于传统喷头，为非圆形喷洒域喷头的设计应用提供了新的思路和方法。