针对支渠以下末级渠道流量量测精度高和水头损失小的要求，寻求不同量水槽与流量相匹配的适用条件。采用标准 k - \mathrm{\epsilon }方程模型模拟不同流量情况下巴歇尔槽和长喉道槽内的水流水力特性，分析了不同流量条件下的模拟精度、水面线、流速、流线及水头损失变化。结果表明：①巴歇尔槽和长喉道槽的流量模拟误差均在10%以内，但巴歇尔槽模拟精度整体优于长喉道槽，巴歇尔槽流量模拟精度随流量增加而增加，而长喉道槽模拟精度随流量增加而降低。②巴歇尔槽和长喉道槽均对上游渠道产生壅水作用，但相比于长喉道槽，巴歇尔槽内水面线降落比较平缓，导致同流量下巴歇尔槽水头损失小于长喉道槽。③由于巴歇尔槽喉道壅水作用明显，巴歇尔槽喉道内流速增大是产生水头损失的主要原因，而长喉道槽产生水头损失的主要原因为槽底部断面变化。因此，综合考虑下巴歇尔槽适合于渠道小流量量测，长喉道更适合渠道大流量量测。

为探明马铃薯品质与根区土壤养分间的复杂关系，从而为西北干旱地区马铃薯生产精准灌水施肥提供科学依据。以该地区常种植的57个不同品种马铃薯为研究对象，分别测取各块茎品质和根区土壤养分。采用变量重要性投影法（VIP）筛选出影响马铃薯品质的重要土壤养分因子，同时利用偏最小二乘回归（PLSR）建立马铃薯品质与土壤养分因子的回归方程模型。结果表明，影响西北地区马铃薯品质的主要养分因子为土壤电导率、速效钾、硝态氮和含水量。土壤硝态氮是影响马铃薯产量和维生素C的首要土壤养分因子。土壤电导率是影响马铃薯淀粉、粗蛋白和多酚氧化酶活性的首要土壤养分因子。土壤速效钾与马铃薯的还原糖呈极显著负相关关系，与可溶性总糖呈显著负相关关系。因此，通过调控土壤电导率，适量增施钾肥和氮肥是提高西北地区马铃薯品质的有效途径。

近年来，国内外已将作物生长模型广泛应用于多种农作物的产量预报、田间管理指导以及精确农业等方面。国内作物生长模型的应用研究多见于粮食作物，而烟草作为重要的经济作物尚缺乏相应的生长模拟模型的研究，目前国内利用作物模型主要在科研方面，且真正能指导生产的尚不多。引入生长模拟模型WOFOST对烟草生长模拟和灌溉进行相关开拓性研究。收集河南许昌烟草的历史种植资料，开展田间试验进行生长发育观测，获取必要的烟草生长模拟资料；对WOFOST模型进行参数校正与验证，完成模型参数的率定，实现烟草模型的本地化；设计多种灌溉方案，利用本地化模型展开模拟，以烟草生长期降水划分3种年型：丰水年、平水年、枯水年，对比分析不同年型烟草灌溉模拟结果，重点研究枯水年最优灌溉量、时间及次数。研究结果发现： WOFOST烟草模型通过率定，对许昌烟草生长模拟较好，可作为烟草生长研究和生产指导的利器；利用率定后的模型灌溉模拟研究发现丰水年、平水年灌溉效益低；枯水年则灌溉非常必要，在枯水年如采用单次灌溉，则在现蕾后10 d左右灌溉120 mm最优；而两次灌溉总体效果优于单次灌溉，在现蕾前10~20 d、现蕾后20~30 d各灌溉120 mm，可提升产量最多，但有水资源的浪费；综合考虑节水，则同样时间段的两次各灌溉60 mm，可获得较高的灌溉贡献率，是最优的灌溉方案。研究认为WOFOST用于中国烟草生长模拟和灌溉管理是可行的，值得借鉴与推广。

在降雨量少且分配不均的干旱、半干旱地区，垄沟集雨种植技术的广泛应用有目共睹。在众多学者和农民共同努力下，该技术从最初简单的垄沟不覆盖技术已经衍生出各种应用模式。采用文献分析法，从垄沟结构、覆盖材料、土壤属性、作物产量、水分利用效率和温室气体排放等方面归纳了垄沟集雨种植技术的发展进程，客观地阐释了其对生产和环境的正负效应及发展前景。结果表明，垄沟集雨种植技术通过微地形改变和覆盖方式汇集雨水、减少蒸发面积，平衡不同覆盖材料的增温和降温效应，从而对土壤水热条件、肥力和农田生产力具有调控作用，促进作物生长，提高水分利用效率和产量，目前该技术的研究不仅局限于干旱、半干旱地区的单季作物，也延伸至两熟地区的周年生产中。然而，考虑到该技术未来发展可持续性，认为垄沟集雨种植技术结合环保型覆盖材料和模型模拟等方式将有利于缓解塑料地膜对环境的负效应，改善生产中难于机械化的问题。

为了使年内展布法更合理的计算季节性河流的生态流量，对原年内展布法进行了改进。以松花江支流西北河为例，基于西北河水文站1956-2016年逐月径流量资料，以90%保证率下各月的径流量代替各月最小径流量，并依据季节、丰枯月份、径流量3种标准分别划分时段，从而计算各划分标准下各时段的同期均值比，结合各月多年平均径流量进而对其生态流量进行计算，得到3种标准下最好的改进方法，使其与原年内展布法进行对比分析，并用Tennant法以及逐月最小径流法和90%保证率法对其结果验证。结果表明，3种标准下计算得出的生态流量与原年内展布法计算得出的生态流量年内变化趋势基本一致，其总体趋势为：改进方法一（按季节划分）＞改进方法三（按径流量划分）＞原年内展布法＞改进方法二（按丰枯月份划分）；与Tennant法及其他水文学方法（逐月最小径流法、90%保证率法）进行对比，改进方法一计算的生态流量较原年内展布法有了较好的改善，其既能够满足鱼类繁衍生存的需求和河流生物生长的需要，又能够保障河流的基本生态功能，因此对年内展布法的改进是合理可行的。综合来看，用改进方法一改进的年内展布法计算生态流量，更能体现河流的变化特征，更符合北方季节性河流生态流量的计算，更适用于西北河生态流量的计算，可以作为河流生态流量研究的一个新思路。

为了解喀什噶尔河流域灌区地下水质量空间变化及影响因素，采用描述性统计分析方法和Piper三线图解法分析地下水化学组分特征及水化学类型，采用F值评分法和USSL图、Wilcox图解法分别对灌区地下水质量和灌溉适宜性进行了评价，运用因子分析和离子比值等方法对灌区地下水质量劣化的影响因素进行了分析。结果表明，喀什噶尔河流域灌区地下水质量按水质优劣排序：单一结构潜水＞承压水＞承压水区潜水。按灌溉适宜性评价适宜灌溉与不宜灌溉水样占比为2∶3。灌区地下水质量受蒸发浓缩和矿物溶解的复合作用、原生地质条件以及人类活动的影响，除此之外，还受到阳离子交换作用的影响。

针对宁夏地区水粮供需紧张的问题，开展玉米关键发育期水分胁迫试验，为区域粮食安全和合理灌溉提供理论依据。以玉米‘先玉556’为试验材料开展水分胁迫试验，设置1个对照组CK（无胁迫处理）和4个试验组（抽雄至灌浆期水分胁迫，T1；小喇叭口至抽雄期水分胁迫，T2；小喇叭口至灌浆期水分胁迫，T3；小喇叭口至灌浆期水分胁迫后加灌，T4）。根据玉米发育期和灌溉时间测定土壤含水率和光合作用，在成熟期测定产量结构，计算水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）和收获指数（Harvest Index，HI）。结果表明：小喇叭口至灌浆期水分胁迫使玉米受干旱胁迫导致气孔因素限制光合作用，灌浆期灌水后净光合速率较CK提高62.7%。T3处理的穗性状受水分胁迫影响显著，穗长、穗粗、穗重、穗行数、穗粒重和穗粒数较CK显著下降22.6%、24.9%、63%、28.7%、67.7%和71%，此外，株高、穗茎、成穗率、籽粒产量和收获指数也明显下降。结合产量和水分利用效率来看，T1、T2处理WUE均高于CK，T2的产量较CK降低18.9%，T1产量较CK下降1.3%，WUE提高36%；T3、T4的产量均显著低于CK，T4处理没有有效提高玉米产量，反而降低了WUE。各处理玉米的叶、鞘含水率变化趋势一致，灌浆期前无明显差异，乳熟至成熟期表现为T3/T4>T1>T2>CK。CK、T2、T4的茎、穗含水率变化趋势一致。综合结果来看，要达到保证玉米产量最佳、籽粒结构优质和节水灌溉的目的，需要综合平衡好小喇叭口至灌浆期的水分。

为探讨广西甘蔗高效生产的水肥调控模式。以柳城05136品种的甘蔗为研究对象，采用4种灌溉方案（T1：6.53 m³/hm²；T2：8.70 m³/hm²；T3：10.87 m³/hm²；T4：13.05 m³/hm²）和5种施肥方案（F0：不施肥；F1：分蘖期重施；F2：分蘖-伸长期重施；F3：伸长期重施；F4：伸长-成熟期重施），分析甘蔗农艺性状和产量及水肥利用效率对水肥调控的响应规律。结果表明，F3和F4处理可显著增加甘蔗的有效茎数，T2处理显著提高甘蔗单茎重、株高和茎径。全生育期定量施肥中，增加伸长期（偏重生育盛期）施肥不同滴灌施肥水平条件下，F3处理下甘蔗产量（962.25 kg/hm²）、肥料利用效率（48.20%）和灌溉水利用率[10.47 kg/（hm²?mm）]最佳；灌溉量对甘蔗产量和养分吸收利用状况的影响不明显，T1和T2处理下甘蔗灌溉水利用率显著提高。T2和F3处理为最优组合，即甘蔗节水增产的水肥调控模式为灌溉量为8.70 m³/hm²、伸长期重施肥料。该研究结果可为广西甘蔗水肥管理提供科学依据。

针对当前灌溉输配水渠道系统缺少综合性能指标作为方案比选、参数优化依据的问题，提出了一种兼顾水位、流量、闸门开度和稳定过渡时间等多目标的综合指标来衡量渠道控制的效果。该指标基于改进后的雷达图计算得到，改进之处在于用样本平均值进行多优化目标的标准化处理，以处理后的指标值作为雷达图中心到各顶点的距离，将该雷达图的面积作为综合指标，并以漳河灌区第四干渠为例，验证了该综合指标作为PI控制参数优化目标的有效性。结果表明：经两次优化后，系统综合性能已接近最优。此时，比例参数为0.2，积分参数为8.2，最大水位偏差为0.028 9 m，水位偏差累积量为0.196 m，流量变化累积量为0.772 m3/s，闸门动作累积量为0.952 m，稳定过渡时间为42 min，其水位、流量和闸门开度在过渡过程中的累积量均较小，稳定过渡时间较短，符合控制预期效果。研究提出的综合指标可用于不同控制方案的评价比选，也适用于控制算法参数优化，基于该综合指标的多目标优化方法对灌区输配水渠系自动化调控具有一定的参考价值。

基于黄淮海地区107个气象站点历史气象观测数据，以及耦合模式第六次比较计划（CMIP6）中11个全球气候模式（GCM）两种情景（SSP2-4.5和SSP5-8.5）下气温和降水逐日数据，分析了未来两个时期（2021-2050年和2051-2080年）夏玉米生育期内高温热害和暴雨的时空演变特征。结果表明：基于分位数的偏差校正方法能有效消除气候模式中存在的系统性偏差。SSP2-4.5情景下夏玉米生育期内多模式平均最高温度在未来两个时期将分别增加1.38 ℃和2.52 ℃，而SSP5-8.5情景下将增加1.76 ℃和3.58 ℃。与此同时，SSP2-4.5情景下日最高温度超过35 ℃的积温（Killing Degree Days，KDD）在未来两个时期将分别增加16.4 ℃?d和41.3 ℃?d，而SSP5-8.5情景下将增加23.1 ℃?d和75.8 ℃?d，其中河南省增加幅度最为突出。SSP2-4.5情景下夏玉米生育期内多模式平均降水量将分别增加12.27 mm和26.39 mm，而SSP5-8.5情景下将增加9.86 mm和39.54 mm。大于50 mm的暴雨天数同样呈增加趋势，在SSP2-4.5情景下未来两个时期将分别增加0.09 d和0.18 d，而SSP5-8.5情景下将增加0.07 d和0.29 d。

为了探究滴灌条件下，不同调亏灌溉对核桃树生长、高产的影响，通过核桃树的生长指标及产量的变化，从而得到最优的调亏灌溉制度。试验共设置了3次水平（ET ₀、75%ET ₀、50%ET ₀），共5个处理，每个处理3次重复，其中W0是对照组（CK）；W1是Ⅱ期及Ⅲ期进行连续的中度、轻度调亏；W2是Ⅱ期进行轻度调亏；W3和W4是在Ⅰ期、Ⅱ期及Ⅲ期进行连续的中度、轻度调亏。试验发现W3处理对新梢增长抑制程度最大，与W0相比在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期末分别减少了14.7%、28.93%、18.33%。在Ⅱ期轻度调亏对该生育期叶片细胞损伤最小，在后期正常灌水SPAD值可以恢复正常水平，其他处理则不能恢复正常水平。在Ⅱ期末，各个处理的果实纵横径及体积由大到小表现为：W3>W1>W4>W2>W0，生育期末则表现为W2>W0>W4>W1>W3。通过对不同调亏处理下的生长特性指标及产量的综合研究，确定出W2处理可以起到修枝增产的效果。

通过农田定位试验，研究常规膜下滴灌棉花种植下，农田水盐动态变化特征、棉花产量及水分利用效率，对防止土壤盐渍化，提高水土资源利用效率具有重要意义。结果表明：膜下滴灌主要影响棉花耕作层土壤水分，不会产生深层渗漏。各年份不同生育期滴头间和滴灌带间土壤水分含量随土壤深度增加呈现“先增-后降-再增”的变化趋势，100 cm土层土壤水分含量达25.16%。随着耕种年份增加，0~100 cm土层含盐量呈增加趋势，滴灌带带间盐分含量累积较滴头间显著，2021年收获后滴灌带间0~10 cm土层盐分含量达1.63 g/kg，从第四茬棉花种植开始，耕作层(0~40 cm)土壤盐分含量较第一茬增加117%,籽棉产量较第一茬降低8.1%，水分利用效率较第一茬降低6.3%。随年份增加籽棉产量呈下降趋势，籽棉产量介于4 398.3~4 970.1 kg/hm²之间,同一耕地连续在膜下滴灌灌溉处理下，棉花种植从第四茬起进行种植结构和灌溉方式调整。

为研究亏缺灌溉对秋冬茬设施番茄生理、生长、品质和水分利用效率的影响，以“盛丰5号”为试材开展番茄亏缺灌溉试验。在番茄花果期至采收期实施0~4次灌水（分别对应处理T1、T2、T3、T4、T5）栽培试验，观测了设施内空气温、湿度及土壤含水量数据，利用层次分析法（AHP）的形式构建番茄综合生长评价体系，一级指标为生理、生长、品质和水分利用效率指标，生理指标包括净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶片含氮量、叶绿素；生长指标包括根冠比、生物量；品质指标包括番茄红素、Vc、总糖、可滴定酸；水分利用效率指标包括WUE_y 、WUE_b，利用熵权法对二级指标进行权重计算，并使用TOPSIS评价法进行排序。在生理指标评价体系中，T3的相对接近度0.769最接近理想解；在生长指标评价体系中，T1的相对接近度0.555最接近理想解；在果品品质评价体系中，T5相对接近度0.617，可认为是表现最优处理；水分利用效率指标体系中，T1为最优处理。利用模糊Borda评价法对一级评价指标的评价序值和排名信息进行组合评价，T1~T5模糊Borda得分依次为8.87、4、5.14、5.77、5.15。结果显示，定植水后除追施水溶肥时少量灌水，秋冬茬设施番茄花果期至采收期0水处理不仅可以使植株生长良好，同时显著提高了水分利用效率，在番茄综合生长评价体系中表现最优。该灌溉制度有效减少了河北地区秋冬茬设施番茄用水量，实现了农业提质增效。

为因地制宜构建黄土分布区雨水生物滞留系统植被建设，以马蔺、萱草、八宝景天、金色麦冬和无植物对照组为研究对象构建5组生物滞留系统模拟装置，研究植物对生物滞留系统长期除氮功能的影响。结果表明，不同植物处理下系统填料中NH₄ ⁺-N的分布差异不显著，填料中的NH₄ ⁺-N含量随运行时间增加而减少；5种处理对NH₄ ⁺-N平均去除率表现为：八宝景天（91.84%）＞无植物（91.65%）＞金色麦冬（91.30%）＞萱草（90.79%）＞马蔺（87.90%）。不同植物处理下系统填料中NO₃ ^--N的分布与根系长度密切相关，根系越长，填料中NO₃ ^--N含量越低；5种处理对NO₃ ^--N平均去除率表现为：马蔺（29.92%）＞八宝景天（14.88%）＞萱草（7.16%）＞金色麦冬（-13.9%）＞无植物（-24.19%）；各系统进水前填料中的NO₃ ^--N含量与NO₃ ^--N的出水浓度显著正相关（P <0.01，R ²=0.679）。与无植物相比，植物处理有利通过植物吸收和反硝化作用提高TN的去除率，降低出水TN的归趋比例。

为提高小麦化肥利用效率以及减少土壤环境污染，以小麦为研究对象，设置2个灌溉方式（滴灌和畦灌），3个施肥处理，施肥量分别为高产施氮肥量的100%、80%、60%进行田间试验，分析不同灌溉方式下小麦氮素、农药分布以及对产量、水肥利用效率的影响。结果表明，土壤中NO₃ ^－-N含量随施氮量的增加而增加，滴灌条件下土壤NO₃ ^－-N含量整体小于畦灌。随生育期的推移，土壤中NO₃ ^－-N含量减少。滴灌方式下可减少农药向深层渗漏，较畦灌土壤0~100 cm苯磺隆残留量可降低48.32%，但不利于土壤中二甲四氯钠农药的分解。不同灌溉条件下，小麦产量株高、千粒重及产量随施肥量的增加而增加。相较于畦灌，滴灌促进了植株茎叶干物质输出率和干物质转化率，提高了小麦产量和水肥利用效率，较畦灌的产量、水分利用效率及氮肥偏生产力分别平均增加7.09%、41.56%、57.58%。因此，滴灌条件下最佳施肥量为1 500 kg/hm²。

植被在影响河流的紊流中起着重要作用。为阐明斑块内植被组合分布下的紊流特性，运用CFD工具FLUENT，采用雷诺应力模型，设计4种不同的植被组合方式，对占据河道一半宽度的纵向不连续刚性植被斑块的流动特性进行了数值模拟研究。研究结果表明：①由于植被的存在，植被区流速相对于非植被区而言显著降低，植被区与非植被速度差异性随植被覆盖度的增大而增大，所以在植被覆盖度较大的区域更有利于泥沙的沉积和水生植被的生长。②非植被区域和植被区域之间的速度差较大，导致界面处出现自由剪切层，从而在该流动区域产生强大的质量和动量交换。③植被区的湍流明显大于非植被区，并随着植被区斑块密度增大而增大。