为明确河套灌区畦田田块不同位置土壤的入渗特性，通过野外试验和室内检测对试验区田块不同位置土壤理化性质和入渗过程进行分析，并基于土壤入渗模型对试验区田块不同位置的土壤入渗过程进行拟合，同时探讨影响土壤入渗过程的影响因素。研究结果表明：试验区田块内不同位置土壤理化性质及入渗特性具有一定差异性且不同位置土壤入渗特性与土壤理化性质之间具有一定联系，畦首的初始入渗率分别是畦中和畦尾的1.42和1.81倍；入渗系数和稳定入渗率呈现畦首＞畦尾＞畦中的变化特征，累积入渗量与初始入渗率呈现畦首>畦中>畦尾的变化特征；选用的4种土壤入渗模型中Horton模型模拟参数反映的结果与实测值的偏差较小，更适宜于描述本试验区田块内土壤的入渗过程。

为提高降水量的预测精度，建立了基于Prophet算法的降水量时序预测模型。使用湖北省1960年1月-2006年5月的月降水量资料，对2006年6月-2017年12月共139个月的月降水量进行预测，并与传统的SVR、BP以及ARIMA预测模型进行对比，以探讨该模型在降水量预测中的可行性。实验结果表明：在湖北省各站点降水量预测中，Prophet模型的预测精度优于其他3种模型，其RMSE较其他模型的平均值低18.402，MAE低16.189，且对月降水量时间序列上波峰出现的波动预测更加准确。在空间分布方面，通过克里金插值法得到的Prophet模型的预测值与实际月均降水量值的空间分布相似，说明该模型能够较为精准的预测湖北省各区域的月降水量，在降水量预测方面具有普适性。

为了解决南疆干旱区盐碱地改良问题，探讨不同粉垄深度和灌水量在春灌期间对土壤的水盐运移规律。基于新疆图木舒克市盐碱地试验田，以传统翻耕CK(20 cm)为对照，设置3个粉垄深度S1(40 cm)、S2(60 cm)、S3(80 cm)和3个灌水量W1(2 400 m³/hm²)、W2(3 000 m³/hm²)，W3(3 600 m³/hm²)共12个处理进行实验，分析春灌灌水后0~150 cm土层的水分、盐分的动态变化。结果表明，春灌可改变棉田土壤水分的分布状态，有效淋洗并降低耕作层土壤的盐分，与传统翻耕CK相比，粉垄耕作降低了土壤的容重，提高了土壤的饱和含水量和总孔隙度，使得0~100 cm的土层的含盐量均小于传统翻耕下的含盐量，其中0～40 cm根层土壤效果尤其显著，粉垄处理S1、S2、S3灌后在根层0~40 cm土壤脱盐率比CK处理分别提高了24.80%、39.05%、44.17%。由此得出：粉垄深度和春灌灌水定额对棉田土壤的水盐分布及含量大小均具有明显的改善效果。

为了探究生活再生水滴灌灌溉定额与施肥量对苹果生长、光合、产量和品质的影响。采用3因素（水质Q、灌溉定额W、施肥量F）3水平（低、中、高）正交试验，利用极差分析、方差分析和主成分分析，得出了生活再生水滴灌对苹果各指标的主次顺序、显著性、最优组合方案以及各指标综合得分最高方案。结果表明，3因素对苹果新梢长度、茎粗、Pn、产量影响的主次顺序为W>F>Q，灌溉定额W和施肥量F对上述指标影响均显著，上述指标均随灌溉定额和施肥量的增加而不断增大；3因素对苹果可溶性固形物影响的主次顺序为F>Q>W，对其影响均显著，可溶性固形物随灌溉定额和施肥量的增加先增加后减少；3因素对苹果总糖和维生素C影响的主次顺序为F>W>Q，灌溉定额和施肥量对其影响均显著；主成分分析显示，前3个主成分累积方差贡献率达95.333%，由综合得分排名知T3处理为生活再生水滴灌苹果较优的组合方案。即在砂砾石土、生育期降雨量为180.4 mm的条件下，对于4 a生矮砧密植礼泉短富苹果，采用生活再生水滴灌，灌溉定额为6 480 m³/hm²，施肥量为317 kg/hm²，为宁夏采用生活再生水滴灌苹果生产的水肥管理方案，为实现苹果的优质、高效生产奠定理论基础。

垄作沟播喷灌技术是集垄作沟播与喷灌技术为一体的节水栽培技术。以不同灌水定额各设4个处理（灌水定额分别为24 mm、30 mm、36 mm、42 mm，灌水5次），以常规覆膜喷灌为对照（灌水定额42 mm，灌水5次）。通过测定不同灌水处理下垄作沟播油葵根系生长及分布特征等指标，分析了不同灌水处理对油葵根系纵向、横向生长及根系在土壤中的分布情况，比较不同喷灌处理对油葵根系生长的影响。研究表明，垄作沟播处理灌溉水垂直入渗较深，根系纵向生长长度均高于对照处理。对照处理根系横向生长集中在地下0~20 cm，生长长度均长于垄沟处理，但在20 cm以下根系较少，生长长度低于垄沟处理。对照处理0~10 cm根系干重占总根干重的比例均高于垄沟处理，而20 cm以下垄沟处理明显高于对照处理。油葵根重密度随生育期在垂直土体中呈“T”形分布，灌水量越大，根重密度越大，随着土层深度增加，根重密度逐渐减小。与传统覆膜平作喷灌相比，垄作沟播喷灌可促进油葵根系生长，增加根系干物质，充分利用水肥资源，促使油葵地上部分生长更加旺盛，对提高产量有积极作用，可逐步推广。

为探究滴灌辣椒不同再生水比例和不同追肥量的最优组合。采用两因素三水平随机区组试验方法，研究不同灌溉水质（W3为再生水，W2为再生水：自来水=1∶1，W1为自来水）和不同追肥定额（F1为60 kg/（hm²·次），F2为90 kg/（hm²·次），F3为120 kg/（hm²·次））对辣椒生长、光合作用和产量的影响。结果表明：在追肥量一定条件下，随着灌溉水中再生水比例的增大，辣椒株高、茎粗、光合指标（Pn、Gs、Ci、Tr及WUE）、产量、肥料偏生产力均值增大；在灌溉水质一定条件下，随着追肥量的增加，辣椒株高和茎粗均值增大，光合指标、产量均值先增加后减少，肥料偏生产力均值减少。低追肥量（F1）和中追肥量（F2）水平，再生水灌溉辣椒产量显著高于自来水灌溉。W3F2比对照W1F1处理辣椒株高、茎粗、产量、叶片瞬时净光合速率分别大29.73%、13.39%、36.18%、49.60%。主成分分析结果表明，W3F2处理综合得分最高。即在降雨量为174.30 mm、灌溉定额为2 820 m3/hm²（灌水次数为15次）条件下，当灌溉水质为再生水，追肥量为900 kg/hm²（追肥次数为10次）时辣椒生长优良，净光合速率和产量最高。

探讨了在不同灌溉条件下，对玉米植株养分吸收规律的影响。试验以山东省磨山为试验地，在水肥一体化基础上，开展不同灌溉方式对玉米植株养分吸收规律的探究，设置不灌溉（CK）、沟灌（T1）、喷灌（T2）、滴灌（T3）4种灌溉方式。 研究表明：拔节期、抽丝期、成熟期3个时期，玉米植株干物质积累量都呈现出 T3>T2>T1>CK；氮、磷、钾养分的吸收量大致表现出T3>T2>T1>CK； 钙、镁养分的吸收量大致表现出T3>T2>T1>CK；铁、锰、铜、锌养分的吸收量大致表现出T3>T2>T1>CK。 此外， 玉米植株全生育期干物质积累量T3处理最高，为14 447.20 kg/hm²；氮、磷、钾养分积累量T3处理最高，分别为207.73 kg/hm²、178.18 kg/hm²、204.65 kg/hm²；钙、镁养分积累量T3处理最高，分别为22.55 kg/hm²、7.62 kg/hm²；铁、锰、铜、锌养分积累量T3处理最高，分别为8 967.55 g/hm²、1 040.53 g/hm²、406.65 g/hm²、1 182.65 g/hm²。综上，相比于沟灌、喷灌，滴灌对于玉米植株养分吸收更优，滴灌方式可以更好的促进玉米生长过程中的干物质积累量以及养分吸收量，是玉米种植中适宜的灌溉方式。

以4年生乌鲁木齐市城市绿化常用5种灌木为试材，设置停灌5 d、10 d及复水3个处理，以正常灌溉为对照。测定其土壤含水量、气体交换参数和叶绿素含量等指标，研究干旱胁迫条件下5种灌木的光合特性，为耐旱园林植物的筛选提供理论依据。结果表明：随着停灌时间的延长，停灌5 d和停灌10 d处理的土壤含水量不断下降，且在第5 d至第10 d均显著低于正常灌溉水平，在经过复水处理后土壤含水量得到了恢复。干旱胁迫10 d后，榆叶梅、紫叶矮樱、紫丁香、水蜡和金叶榆的光合速率分别与对照下降51.33%，71.92%，13.12%，71.45%和83.78%。复水处理使5个园林植物的光合速率均得到了一定程度的恢复，其中，榆叶梅和紫丁香的光合速率恢复至正常灌溉的水平。干旱胁迫显著降低了5种园林植物的气孔导度，尤其在干旱胁迫10 d达到最低值，分别为0.02、0.06、0.08、0.03和0.03 mol/（m²·s）。然而，复水处理并未使灌木的气孔导度得到恢复。紫叶矮樱、紫丁香、水蜡和金叶榆的胞间CO₂浓度相对不变，而榆叶梅在干旱胁迫10 d显著增加，又在复水处理后大幅下降。同样，5种灌木的蒸腾速率在干旱胁迫10 d下降到最低点，分别比对照下降了86.95%、61.15%、19.51%、77.43%和81.64%。而榆叶梅和紫丁香在复水处理后恢复到了正常灌溉水平。除金叶榆的叶绿素a/b显著增加外，5种灌木的叶绿素以及类胡萝卜素含量是相对不变的。综合分析5种灌木在干旱胁迫及复水后的叶绿素含量和光合参数的变化情况可知，榆叶梅和紫丁香综合抗旱能力较强，很适合在像乌鲁木齐市一样冬季时间较长，夏天炎热，缺水的干旱城市做园林绿化植物。

蒸散发是黑河流域中游地区农业绿洲水分消耗的主要途径，准确估算该地区的实际蒸散发量并对其变化规律进行分析对于科学指导当地农业灌溉、优化水资源配置等具有重要意义。基于Budyko理论及其改进的傅抱璞经验模型估算黑河流域中游地区2006-2015年的实际蒸散发量，利用Mann-Kendall方法分析实际蒸散发序列的趋势特征和变点特征，并通过弹性系数法对影响实际蒸散发序列变化的不同因素的贡献度作出定量评价。结果表明：黑河流域中游地区多年平均实际蒸散发量为293 mm；年尺度和春、秋实际蒸散发序列呈不显著下降趋势，夏、冬实际蒸散发序列呈不显著上升趋势；2010年为研究区实际蒸散发序列的变点年份，2011-2016年较2006-2010年实际蒸散发量减少7.3%；降水量的变化对实际蒸散发量减少的贡献最大；降水量减少导致实际蒸散发量减少约8.9%，来水量增加导致实际蒸散发量增加约1.7%，潜在蒸散发变化对实际蒸散发量减少的贡献最小，仅占0.04%；因此，供水条件是影响黑河流域中游地区实际蒸散发变化的主导因素。

根据华北平原社会经济和水资源利用状况，考虑了影响需水量的诸多因素及其相互作用的关系，通过构建系统动力学模型，设计趋势保持型(S1)、经济发展型(S2)、节约用水型(S3)和可持续发展型(S4)等4种发展情景，预测华北平原2019-2050年的需水量和水资源供需平衡状况。结果表明：①模拟期内，4种情景下华北平原平均总需水量分别为383.56、430.79、321.73和359.75 亿m³，平均供需差额分别为0.68、41.62、-58.85和-25.88 亿m³；②从经济发展规模、总需水量、缺水量以及环境保护等方面考虑，情景S4都最符合可持续发展内涵，是华北平原未来发展的最优情景；③水资源的可持续发展，不仅需要政府的政策引导，更加需要社会公众的参与。只有政府与公众的协调一致，才能保证水资源的可持续发展，进而保证社会经济的可持续发展。

为明析根区水质模型（RZWQM2）对河北坝上地区蔬菜作物的适用性，以该地区膜下滴灌大白菜为研究对象，建立模型运行的气象、土壤及作物数据库，模拟2018年和2019年大白菜生育期内田间土壤水分动态变化、作物株高变化及最终产量，并通过实测值进行对比分析。结果表明：①经过对该模型参数的校准，得到各土层（20 cm、40 cm及60 cm）土壤水分模拟结果RMSE（均方根误差）值位于1.00%~3.03%之间，d（一致性指数）值位于0.50~0.78之间；②在2018年和2019年，作物株高模拟结果RMSE值分别为0.87 cm和0.90 cm，d值均大于0.85，产量的d值达到了0.99和0.98。校准后的RZWQM2模型在河北坝上地区具有较好的适用性，可为该地区大白菜田间水分高效利用、不同灌溉制度等进一步相关研究奠定基础。

为了改进农业灌溉系统的硬件配置、网络速度及实现客户端功能的多样化，达到实时远程监测与管理的目的，设计了一套基于物联网的智慧农业灌溉系统。该系统根据收集到的土壤温湿度、pH值等农场环境参数，然后与预定值进行比较，从而做出相应的动作，通过4G通信模块将数据传输到云端，远程监测控制端设计了APP，制作农场生产环境和灌溉的可视化数据界面，为系统提供了更友好的管理方式；测试表明本灌溉系统网络稳定、响应快，经济效益提高了3.5%，总体达到了智慧喷灌的目的，提高了农业灌溉的智能化水平，可广泛应用于大规模农业灌溉场景。

基于1971-2020年韶关市8个气象观测站逐日气象数据，计算不同时间尺度标准化降水蒸散发指数(SPEI)，并采用MMK趋势检验和作物系数法等方法，研究了近50年韶关地区干旱与烟草需水量变化特征。结果表明：① 2000s后，韶关的干旱程度有增强的趋势，且年干旱影响范围在不断扩大；②从空间分布来看，年干旱发生频率总体呈“北多南少”的分布规律，韶关曲江是季节尺度干旱事件易发生地；③韶关地区的干旱化主要由气温和降水共同作用，其中降水占主导因素；④韶关南雄烟草生长期需水量以5.98 mm/10a的速率显著递增，与SPEI指数呈负相关。总的来看，韶关市干旱渐趋严重，且呈四季干旱多发，中部受灾严重以及春冬季易旱涝急转的特征。其中韶关南雄由于干旱化有加剧趋势，需特别在烟草生长期内做好水资源配置和规划管理工作。

为探究在灌溉控制系统中灌水水质对土壤水分传感器性能的影响效应，选择了3种国内外常用的基于介电原理（FDR）的土壤水分传感器（5TE、CSF13、FDS100）对其精准性、一致性等关键性能进行评价分析，结果表明：在测量精度方面，5TE和FDS100传感器精度较好，土壤含水量测试值与实际值的R ²达到0.892与0.914；在一致性方面5TE和CSF13传感器读数更为稳定，其变异系数C_v 分别为0.031与0.026，而FDS100传感器的读数则波动较大，变异系数C_v 达到0.051；典型灌水水质会对3种传感器的性能产生影响，3种传感器的测量值均与灌溉水盐度呈正相关，5TE、CSF13、FDS100传感器测量土壤含水量的敏感度分别为0.52%、1.51%、1.18%；当采用再生水进行灌水时，5TE传感器在高含水量时（高于0.15 cm³/cm³）测量误差增大，CSF13和FDS100传感器受再生水的影响不显著，研究结果可对不同水源灌溉条件下土壤水分传感器的选型提供依据。

喀斯特断陷盆地区季节性干旱严重，水资源匮乏，高效节水灌溉是解决该区域水资源不足的重要途径。采用膜下滴灌、渗灌、地下滴灌和分根区交替地下滴灌4种节水灌溉方式对该区域广泛种植的蔬菜番茄进行试验，设置不同的灌水下限处理（分别为田间持水量的55%~65%，65%~75%和75%~85%），利用TOPSIS法对番茄品质、产量和灌水利用效率进行综合效益评价。研究表明，4种节水灌溉方式中，交替地下滴灌的综合效益最好，地下滴灌次之，两种灌溉方式的番茄品质和水分利用效率均较高，其中分根区交替地下滴灌在灌水下限为田间持水量的65%~75%时的灌溉处理综合效益最好。而膜下滴灌在较高用水量情况下，产量虽然有所提升，但品质和灌溉水分利用效率低，综合效益最差。因此，在喀斯特断陷盆地干旱缺水区域，番茄灌溉采用分根区交替地下滴灌灌水方式，灌水下限控制在田间持水量的65%~75%，可取得节水和品质提升的综合效益。研究为喀斯特断陷盆地解决水资源利用问题提供科学支撑。

蒸渗测坑现有的地下自动供排水装置水量的计算是采用单次水量固定，用计数器采集电磁阀动作次数，然后计算总水量，该方法忽略了供排水柱（有机玻璃材料）内径沿高度方向的差异，以及水柱内水位波动对水位保持器的影响所带来的误差，同时自动控制的电器元件安装在地下，影响使用寿命，造成前期投入较大、维修费用较高。为了解决这一问题，对现有装置进行了改进，改进装置用高精度流量仪表直接测量进入平水箱的水量，用水力自动控制方法维持蒸渗测坑水位在一定区间波动，该装置可以完成现有装置所有功能。用模拟蒸发实验对两种装置的供水精度进行比较，实验表明，改进装置供水量的测量精度接近或优于现有装置，初步估算前期投入可节省投资20%～30%，且运行维护简单。