为了揭示冻融期不同时间灌水对土壤水分运移和温度分布的影响，设置了未灌水裸地L0和冻融期7个不同时间灌水地块（即L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7，灌水1次，灌水量225 m³/hm²），跟踪监测冻融期不同地块土壤剖面温度和土壤含水率。结果表明：灌水对0~20 cm的土壤含水率和温度影响显著，不稳定冻结阶段初灌水对整个冻融期的土壤温度具有明显的降温效应，较L0降低2~4 ℃；当地表冻层形成并稳定时，灌水对土壤温度具有一定的增温效应，较L0提高1~2 ℃。冻融期较早的灌水对土壤剖面0~60 cm的储水效果较好，不稳定冻结初期灌水2~10 cm的土壤含水率L1较L0提高69.0%；稳定冻结阶段灌水对0~25 cm土壤平均含水率提高44.5%，消融解冻阶段灌水0~40 cm土壤平均含水率较L0提高19.0%~34.0%。稳定冻结阶段灌水具有较为积极的水热效应。

灌区土壤水盐迁移特征是影响土壤次生盐渍化与作物产量的重要因素。以内蒙古河套灌区义长灌域典型试验区为研究对象，根据2013年野外实测资料，分析了试验区0～150 cm土壤剖面含水率、含盐量、各离子含量的时空分布规律及水盐相关性。分析表明：土壤水、盐含量受多重因素影响，浅层土壤水、盐含量受灌溉和蒸发影响较大，属于强变异，季节性变化特征明显，随土层深度的增大，受控于地下水埋深，土壤含水率、含盐量变异性由强变弱；土壤含盐量与地下水埋深、土壤含水率成反比，与各离子含量成正比，盐分组成中阴离子以HCO₃ ^-、Cl^-、SO₄ ^2-为主、阳离子以Na⁺、K⁺为主；受灌溉和气候影响，作物生长期（4-9月）浅层土壤盐分含量增减较为频繁，冻结期受冻结作用影响，土壤盐分呈现上升趋势。因此，加强秋浇期，尤其在冻结之前的排水，对于提升灌区排盐效果和降低农田土壤耕层盐分至关重要。

参考作物蒸发蒸腾量（Reference Evapotranspiration，ET ₀）是估算作物需水量、制定灌溉制度、提高用水效率，实现农业节水的重要参数。针对传统Penman-Monteith（P-M）公式计算作物蒸发蒸腾量需要参数多，计算复杂等问题，提出了一种基于支持分类特征的梯度提升决策树（CatBoost）算法估算温室日参考作物蒸发蒸腾量。以温室修正型Penman-Monteith公式计算的ET ₀作为标准值，通过Pearson’s方法对输入参数与ET ₀之间的相关性进行分析，组合不同输入特征向量。当输入参数组合为3参数，即平均室内温度、平均相对湿度、累积太阳辐射时，CatBoost性能最优，测试集估算精度MAE为0.220 mm/d，RMSE为0.310 mm/d。进一步对比了6种其他机器学习模型（XGBoost、AdaBoost、随机森林、决策树、KNN、SVM）的估算精度，结果表明CatBoost模型具有最佳的估算精度和稳定性，能够较好地模拟参考作物蒸发蒸腾量。构建的日参考作物蒸发蒸腾量估算模型为水肥精准化管理、灌溉控制系统研发提供了一种新的思路。

利用矿井水进行生态灌溉，可实现煤炭开采、矿井水资源利用及矿区生态修复相互协调发展，矿井水含多种污染物，灌溉前需进行灌溉适宜性评价。以沙地生态脆弱区敏东一矿为研究区，采集地表水、地下水及矿井水水样，分析其水质特征，在此基础上利用盐度危害性（S）、碱危害性（SAR）、可溶性钠含量（SSP）、渗透性指数（PI）与重金属污染指数（HPI）进行多源矿井水资源评价，最后利用极限条件法确定其灌溉适宜性。研究结果表明：研究区17组水样阳离子均以Na⁺为主，阴离子以HCO₃ ^-为主，直接充水水源及矿井水中Fe、Mn、Zn、As、Pb 五种重金属质量浓度较高。直接充水水源、采空区、工作面、巷道和水仓水样的SAR（13.29～32.40）和SSP（91.13～97.26），及矿井水样的HPI（150.43～448.81）不符合生态灌溉要求，而所有水样的S（0.76～32.4）和PI（53.33～136.36）均符合生态灌溉要求。根据极限条件法则，研究区间接充水水源可直接进行生态灌溉，而直接充水水源和矿井水受地层矿物溶滤及采煤活动的影响，不可直接用于生态灌溉。

提高用水效率是缓解黄河流域水资源短缺的重要举措。同时考虑黄河流域水资源短缺和水污染双重压力，运用非期望超效率SBM模型测度沿黄九省（区）用水效率，运用空间杜宾模型（SDM）分析其影响因素。结果表明：从时间序列来看，沿黄九省（区）用水效率呈现先下降后上升的趋势；从空间差异来看，沿黄九省（区）总体呈现上游低下游高的特点；经济发展水平、水资源利用结构、城镇化水平和废水治理水平对用水效率具有显著的直接效应；政策倾斜、产业结构、工业污染治理水平和科技投入对用水效率具有显著的间接效应。基于此，提出以下建议：建立节水机制，发展节水技术；合理引导沿黄九省（区）城镇化建设；建立黄河流域水资源开发和保护的协同发展机制。

为了确定水氮耦合及种植密度对垄膜沟灌制种玉米产量及种子活力的影响，提出适宜高活力种子的最佳水氮耦合群体构建模式。2016-2017年，在甘肃省农业科学院张掖节水试验站进行了3因素3水平的正交试验，研究不同处理对种子发芽率、活力指数和玉米产量等指标的影响。结果表明，灌溉定额、施氮量和种植密度对制种玉米的产量、水分利用效率（WUE）和种子活力有显著影响。在灌溉量因素中，灌溉定额W2（4 800 m³/hm²）产量比W1、W3分别增产14%、15%，发芽率、活力指数在W2水平下效果最佳，发芽率比低灌溉量和高灌溉量分别高2.22和0.27个百分点，活力指数高8.62%和41.52%；在施氮量因素中，施氮量N2（240 kg/hm²）产量较N1、N3分别高0.5%、5.3%，发芽率比低灌溉量和高灌溉量分别高3.61和2.88个百分点，活力指数高13.50%和19.60%；在种植密度因素中，密度D16（12.5 万株/hm²）产量较其他两处理分别高28.8%、29.7%，水分利用效率高1.49～8.67个百分点。综合来看，本试验条件下，制种玉米产量和种子活力在W2N2D16处理下是最强的。采用水肥耦合（灌溉定额为4 800 m³/hm²，施氮量（N）240 kg/hm²）及种植密度（密度12.50 万株/hm²）的最优模式，可为提高制种玉米产量和种子活力提供技术指导。

为探究宁夏干旱气候地区地下渗灌甘蓝（Brassica oleracea L.）合理灌溉制度。在大田尺度上采用单因素随机试验设计，分别在甘蓝的莲座期、结球前期和结球中后期进行轻度（65%~75% FC）、重度（55%~65% FC）调亏灌溉，并以全生育期充分灌溉（75%~85% FC）为对照（分别记为T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7（CK）），共7个处理，种植前施复合底肥400 kg/hm²（N>25%，P₂O₅>6%，K₂O>9%，总养分>40%），研究了不同调亏灌溉处理方案对甘蓝的干物质积累、产量、品质和水分利用效率的影响。结果表明：在甘蓝结球前期进行轻度调亏灌溉处理（T3），经济产量、单株球重、叶球纵径、中心柱长、可溶性糖含量和VC含量与充分灌水相比无显著性差异，但经济系数较充分灌溉（CK）提高了2.73%，叶球横径和帮叶比较充分灌溉（CK）降低了7.90%和5.37%，叶球紧实度较充分灌溉（CK）提高了24.60%，灌水量较充分灌溉（CK）减少了28.95%，水分利用效率较充分灌溉（CK）提高了31.43%。在甘蓝结球中后期进行轻度调亏灌溉处理（T5），地上部干物质量、经济产量、单株球重、叶球纵径、中心柱长、帮叶比与充分灌水相比无显著性差异，但经济系数和叶球紧实度较充分灌溉（CK）提高了3.25%和19.67%，可溶性糖含量和VC含量较充分灌溉（CK）提高了28.74%和13.81%，灌水量较充分灌溉（CK）减少了25.09%，水分利用效率较充分灌溉（CK）提高了27.78%；T3、T5的经济产量较充分灌溉（CK）分别降低了1.61%和1.22%。因此，T3和T5处理都能够达到节水稳产的目的。但是，T3处理更有利于提升宁夏干旱气候区地下渗灌甘蓝的物理品质，T5处理更有利于提升宁夏干旱气候区地下渗灌甘蓝的营养品质。

合理的水资源管理配置在农业灌溉中起着重要作用。为了构建水资源管理模型，需要水文模型为多水源、多目标、多不确定性的水资源分配问题提供最优解法，而降雨数据在水文模拟中为重要输入。不少学者利用了大气环流模式输出的降雨数据，但其分辨率过低，难以直接运用到水文模型中。以横江流域为例，采用4种机器学习方法对ERA5再分析数据中的降雨数据进行统计降尺度研究，利用TS评分、相关系数、平均绝对误差来评价降尺度后的数据效果，结果表明：支持向量机（SVM）在晴雨准确率和降雨量准确率两个方面效果较好；将降尺度后的降雨数据输入新安江模型进行水文模拟，结果表明：ERA5原始数据在水文模拟中效果较差，存在着整体水量偏大的问题，采用人工神经网络（ANN）方法进行统计降尺度取得的效果较好，可为农业灌溉提供支持。

以5年生“宁杞1号”枸杞为试验材料，在营养生长和盛花期、盛果期、秋果期进行水分胁迫处理，分析其外观品质、药用品质和营养品质的差异，利用主成分分析法建立综合评价模型进行品质综合评价。结果表明：不同时期水分胁迫条件下枸杞品质存在差异，将10个品质性状综合成3个主成分因子，在盛果期累计贡献率为82.356 0%，药用品质对枸杞果实品质的影响较大；在秋果期累计贡献率为85.234 7%，营养品质对枸杞果实品质的影响较大；综合评价结果表明在盛果期和秋果期均进行中度胁迫处理可以提高果实的综合品质。

5TE传感器由于其可以同时测量土壤温度、体积含水率和体积电导率的优势，越来越多地被应用于土壤评估中。为了更好地将5TE应用到盐渍化及低温等区域，通过室内砂柱正交实验探究含水率、盐分、温度这3个因素对5TE体积介电常数和体积电导率的影响。实验结果表明：①5TE体积介电常数除受含水率影响外，温度和盐分也会对其产生影响。饱和砂中，当盐分浓度高于2.0 g/L时，温度和盐分的升高均会引起体积介电常数的增大，进而造成含水率的测量值偏大；当盐分浓度低于2.0 g/L时，温度和盐分的变化对体积介电常数影响较小，5TE可测得较为准确的含水率；②5TE体积电导率与含水率呈正比关系，与温度和盐分呈正比例线性关系。温度影响可以通过温度补偿消除，在含水率基本为定值的环境中（例如饱和土壤和地下水中），可利用孔隙溶液盐分浓度和5TE传感器体积电导率的良好线性关系，通过测量5TE传感器体积电导率来反算孔隙水溶液。

为探明缓释肥间歇灌条件对水稻氮素分配及产量的影响，于2020年开展了不同水肥处理水稻种植的测坑试验，分析了黄熟期植株地上各部分干物质质量及吸氮量，产量及其构成因子。结果表明：间歇灌溉能够促进水稻植株的干物质积累，干物质总量从大到小依次为：W2F2＞W2F1＞W1F1＞W1F2（W1-淹灌，W2-间歇灌溉，F1-常规肥，F2-缓释肥），分别为18 310.4 kg/hm²，18 147.6 kg/hm²，14 802.8 kg/hm²和13 832.2 kg/hm²。W2F2的地上部分氮素积累量明显高于其他处理，为112.7 kg/hm²，W2F1，W1F2和W1F1的地上部分吸氮量分别为93.2 kg/hm²，82.9 kg/hm²及80.4 kg/hm²。灌溉模式对产量的影响显著(p＜0.05)，但施肥类型对产量的影响不显著(p＞0.05)。W2F1的产量比W1F1的产量高367 kg/hm²，W2F2的产量比W1F2的产量高249 kg/hm²。相同灌溉模式下的水稻产量差值很小。

为了提高灌区内的量水准确度，利用横向摆杆在水流冲击及扭转弹簧共同作用下产生的水平转动角度θ与渠道过水断面流速v之间存在的数学关系，提出一种基于流速面积法的明渠测流方法。通过对横向摆杆式明渠测流装置在矩形渠道中进行物理实验，并在FLUENT计算流体力学软件中采用VOF两相流模型和标准k－ε湍流模型对测流过程进行模拟仿真，综合分析该装置的测流性能及在测流过程中渠道水流的水力特性。对物理实验结果进行分析，发现测流公式的测流误差小于5%；对模拟仿真结果进行处理，发现矩形渠道过水断面中垂向流速分布随着水深的增加呈现出先增大后减小的趋势，最大流速位于水面以下；横向流速分布特点为中间大，两侧小，且边壁处的流速为0，符合水力学中的基本原理。研究结果表明该测流方法的测流精度符合取水计量的规定且横向摆杆装置对流场的扰动较小。

为了对比不同类型保水剂的基本性能，以聚丙烯酰胺-无机矿物型、聚丙烯酰胺型、聚丙烯酸型和淀粉-丙烯酸共聚型为试验材料，通过室内试验，探究了不同保水剂的吸水能力、保水能力以及在不同离子溶液中的吸水性能。试验结果表明：保水剂在去离子水中吸水90 min后逐渐饱和，其中淀粉-丙烯酸共聚型吸水倍率为777.43 g/g，在所有处理中最高，经阳光照射24 h后保水率为68.41%，但是烘干重复吸水能力较差，经过七次烘干复水，吸水倍率下降了80.18%，适合短周期抗旱栽培使用；聚丙烯酰胺型经过烘干复水，吸水倍率仅下降了19.51%，吸水性能较为稳定，适合生长周期较长的作物抗旱使用；离子溶液会降低保水剂的吸水性能，各保水剂在不同价态离子溶液中吸水性能均有所下降，变化趋势并不一致，基本上在吸水50 min后趋于饱和。本研究明确了不同类型保水剂的基本性能，有利于旱作农业技术的发展，提高农业水资源利用率。

研究微咸水灌溉条件下硅肥对水稻全生育期生长性状及产量的影响。以水稻为研究对象，品种选取“津原89”，设定灌溉水含盐量3个水平处理W1、W2、W3（矿化度：3、4、5 g/L），硅肥3个不同叶面喷施量处理F0、F1、F2（施硅量：0、6、12 kg/hm²），淡水灌溉作为对照处理（CK）的试验，通过SPSS 26.0进行数据统计分析，研究各生育期不同矿化度灌溉条件下不同硅肥施硅量对水稻生长性状的影响。不同矿化度灌溉水对水稻生长性状及产量均有不同程度的影响，5 g/L的微咸水对水稻产量有明显抑制作用，施加硅肥后水稻产量测定结果均产生影响。不同硅肥施用量对水稻产量的影响程度不用，施加硅肥比未施加硅肥株高可提高4.96%~20.00%，叶面积可增大0.56%~18.45%，产量可提高6.15%~14.62%。其中灌溉水矿化度为2.56 g/L，硅肥量为12 kg/hm²的处理水稻产量最高。在微咸水灌溉模式下施加硅肥能在一定程度上减缓盐分胁迫，促进水稻生长发育，提高水稻产量，同时，还能节约淡水资源，为制定水肥盐调控方案提供参考。

植物可吸收利用毛细水，针对矿山绿化后期水资源极其短缺问题，提出利用毛细水对矿山绿化植被进行节水灌溉的新思路。采用模拟柱试验方法研究了底部储水层、上部土层、储水层与土层之间接触面的处理对毛细水上升高度和上升速度的影响，结果显示∶①底部储水层中的储水能力依次为粗砂＞中砂＞混合砂＞细砂，不同储水层上部粉土中毛细水的上升速度为中砂＞粗砂＞混合砂＞细砂；②储水层为混合砂时，上部不同类型的土层中毛细水的上升速度依次为粉砂＞粉土＞粉质黏土；渣土（体积比1∶1）＞渣土（体积比1∶4）＞渣土（体积比1∶2）；③上部不同压实度的粉土中毛细水的上升速度依次为TM2（压实度70%）＞TM1（压实度67%）＞TM3（压实度74%）；④上部不同初始含水率的粉土中毛细水的上升速度依次为TS1（压实度4.5%~5.5%）＞TS2（压实度9%~10%）；⑤接触界面处理后毛细水上升速度的结果为无土工布＞有土工布。根据试验结果得出以下结论∶①粗、中、细和混合砂作为储水层均能满足毛细水的上升高度和上升速度；②上部不同土类中毛细水的上升高度和上升速度均能满足绿化植被正常生长的需求；③上部土层的压实度和初始含水率对毛细水最终的上升高度影响不大；④砂土界面设置土工布可以阻碍毛细水的上升速度，但并不影响植被根部对水分的吸收。根据试验结果并结合矿山复绿的实际情况提出以下应用建议∶①储水层应选择合适配比的混合砂和矿渣；②种植层的土壤应遵循就地取材原则，并与矿渣进行合适的配比；③土工布应选择耐久性强、透水性好且具有防根穿刺的材料。

为了改善吉林西部盐碱土的理化特性，提升农作物产量，选用生物炭、磷石膏、蚯蚓粪3种材料，以不同掺量组合进行盆栽正交实验，研究不同水平混掺组合对吉林西部苏打盐碱土的改良效果。结果表明：与不添加组合改良剂（CK）相比，不同掺量组合均降低了所试盐碱土的pH值、土壤交换性钠离子含量和土壤碱化度。其中7号组合A3B1C3处理的土壤pH值降幅最高，达到了26.48%；9号组合A3B3C2处理的土壤交换性钠离子和土壤碱化度降幅最高，分别下降了50.41%和45.95%。经过综合评价法分析计算，所试盐碱土改良效果最佳的组合掺量为8%磷石膏，6%玉米秸秆生物质炭，10%蚯蚓粪。