为获得甘蔗高产、节水和氧化亚氮（N₂O）减排的滴灌施肥模式以及探讨不同滴灌施肥模式如何影响蔗田土壤氧化亚氮排放的相关因子。田间试验设2种滴灌灌水量水平：W₁：苗期和成熟期控制在60%~70%田间持水量（θ_f ），分蘖期和伸长期控制在70%~80%θ_f；W₂：苗期和成熟期控制在70%~80%θ_f，分蘖期和伸长期控制在80%~90%θ_f，以及2种滴灌施肥水平（D₁：N 250 kg/hm²，P₂O₅ 150 kg/hm²，K₂O 200 kg/hm²和D₂：N 300 kg/hm²，P₂O₅ 180 kg/hm²，K₂O 240 kg/hm²）。测定不同处理甘蔗产量、水分利用效率、4个不同生育期（苗期、分蘖期、伸长期、成熟期）蔗田土壤N₂O排放通量，铵态氮（NH₄ ⁺-N）、硝态氮（NO₃ ^--N）含量以及脲酶（URE）、硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（NiR）和羟胺还原酶（HyR）活性，分析蔗田土壤N₂O排放通量与无机氮含量和相关酶活性的关系。W₂D₁处理甘蔗产量最高，达到97.0 t/hm²。W₁D₂和W₂D₁处理水分利用效率较好，分别达到21.46 kg/m³和20.59 kg/m³。在分蘖期，所有处理土壤NR、NiR和HyR活性基本达到最大值，其中W₂D₁处理反硝化酶活性较高。蔗田土壤N₂O排放通量与URE和NiR活性之间呈显著正相关，相关系数分别为0.502和0.709，与NO₃ ^--N含量和NR活性之间呈显著负相关，相关系数分别为-0.581和-0.591，说明蔗田土壤NO₃ ^--N含量、URE、NR和NiR活性显著影响N₂O的排放通量。W₂D₁处理（苗期和成熟期70%~80%θ_f，分蘖期和伸长期80%~90%θ_f，以及N 250 kg/hm²、P₂O₅ 150 kg/hm²、K₂O 200 kg/hm²）是最佳滴灌施肥模式，可以提高甘蔗产量和水分利用效率，且对N₂O的减排有重要的意义。

为探究全膜宽窄行种植模式对陇中旱作区玉米土壤水分与产量的影响，明晰全生育期宽窄行冠层差异对土壤贮水和耗水的影响规律，进一步揭示全膜双垄沟播模式下宽窄行的增产机理，2017-2019年通过开展大田试验，研究2种宽窄行种植方式（35 cm+65 cm、40 cm+60 cm）及等行距种植方式（50 cm+50 cm）对土壤贮水量、蒸散耗水量、产量构成及水分利用效率的影响。结果表明：平水年宽窄行种植在玉米苗期至大喇叭口期阶段，相较等行距种植土壤具有较高的贮水量，主要表现在40~80 cm深度，且35 cm+65 cm宽窄行种植土壤贮水量更高，在大喇叭口期至成熟期，宽窄行土壤贮水量波动幅度较大；各试验年宽窄行种植在大喇叭口期至抽雄吐丝期耗水量均显著高于等行距，且35 cm+65 cm宽窄行种植蒸散耗水更为强烈；同时，宽窄行40 cm+60 cm、35 cm+65 cm的产量比常规等行距种植分别提升了12.9%和16.9%，宽窄行40 cm+60 cm处理WUE提升幅度为6.4%~13.2%，宽窄行35 cm+65 cm处理WUE提升幅度为11.1%~21.9%。总体来看，陇中旱作区全膜双垄沟播玉米采用宽窄行种植能够促进玉米增产和提高水分利用效率，以35 cm+65 cm宽窄行种植表现最佳。

探究水肥耦合对以蛭石为主复合基质栽培番茄叶片抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性、叶片丙二醛（MDA）含量、脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖（SS）含量、蛋白质（SP）含量及水分利用效率，肥料偏生产力的影响，以期为设施番茄在以蛭石为主复合基质上的栽培提供理论依据。以双赢先锋番茄为试材，试验设置灌水量、氮、磷、钾4个因素，采用四因素五水平二次正交旋转组合设计的二分之一执行。结果表明：番茄叶片SOD、CAT活性和Pro、SS含量在生育期内呈先上升后下降的趋势，POD活性和MDA、SP含量表现为上升趋势。灌水量和施肥量的过高或过低均会导致MDA含量的快速增加，使酶活性降低。适宜的灌水量下，施中等水平肥能得到较高的POD、CAT、SS含量，施较高氮肥能得到较高的SP含量。在中等水平的水肥下，灌溉水利用率提升了31.93%，肥料偏生产力提高了42%。W18处理为最优处理，即灌水水平78.0%下灌水量为6 485 m³/hm²，施氮量340 kg/hm²，施磷量185 kg/hm²，施钾量310 kg/hm²，得到最大产量147.69 t/hm²，最高灌溉水利用率22.74 kg/m³，最高偏肥料生产力176.24 kg/kg。研究结果可为在以新疆产蛭石为主的复合基质中提高水肥利用率及番茄高效优质栽培水肥科学管理提供理论依据。

为探究不同灌溉量对沙柳光合特性的影响，以库布齐沙地人工林沙柳为试验材料，使用Li-6800便携式光合测定仪对4种灌溉条件下沙柳的光合日变化及其光响应曲线进行了测定。结果表明：不同灌溉量明显影响沙柳净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)和胞间CO₂浓度(Ci)日变化动态，除WUE随灌溉量的增加而降低外，其他以上因素均随灌溉量的增加而增大，沙柳的光合作用能力在灌溉量充足的情况下得到了显著提升。不同灌溉处理下沙柳的光饱和点（LSP）均大于1 200 μmol/（m^-2?s），光补偿点（LCP）在35~175 μmol/（m^-2?s）之间；不同灌溉条件下沙柳的最大净光合速率（Pn _max）N1>N2>N3>CK；暗反应速率（R_d ）N1>N3>CK>N2；表观量子效率（AQY）N1>CK>N2>N3。相关分析结果表明，在不同灌溉量处理下，对净光合速率影响最显著的因子是光合有效辐射和胞间CO₂浓度。

为了探究生物炭的不同粒径对猪粪好氧堆肥中堆体养分变化的影响，以猪粪和稻草秸秆为堆肥原料，分别添加0.15（F1）、4.00（F2）、20.00（F3） mm粒径的生物炭进行好氧堆肥（未添加生物炭为处理F4），测定了堆肥过程中不同粒径生物炭堆体理化性质、养分形态及含量，并结合扫描电镜和傅里叶红外光谱分析其机理。结果表明：F1、F2和F3比F4提前进入高温期，F1处理组比F2和F3处理组提前2 d进入高温期，比F4处理组提前3 d进入高温期，其中F2处理组高温停留天数最久；F1、F2和F3处理组与F4处理组相比堆体pH含量增加；F1、F2和F3可降低堆肥盐渍化风险，F3处理组降低堆肥盐渍化效果最好；堆肥过程中F1、F2、F3和F4含水率分别下降了58.57%、52.23%、66.18%、60.90%，有机质含量分别减少了45.33%、42.46%、42.97%、46.67%，F1、F2和F3可有效减少NH₃的挥发；在堆肥结束时F1、F2、F3和F4比初始全氮提高46.08%、41.21%、35.70%、26.28%，硝态氮含量提高6.45%、9.37%、6.25%、3.22%，全钾含量提高33.21%、33.05%、33.67%、25.83%，全磷含量提高60.82%、66.62%、102.6%、57.51%。综合分析，0.15 mm生物炭与猪粪堆肥可有效提高堆体氮素含量，因此，0.15 mm的生物炭可作为提高堆肥氮素的优质粒径。

为探究火麻干旱胁迫的耐受能力及复水后其次生代谢产物的含量变化。以土培盆栽的方式培养火麻幼苗，以正常浇水的火麻为对照（CK），对比分析胁迫组在胁迫后的0、3、5、7、9 d和复水后的生理特性、光合及次生代谢产物的变化情况。结果表明：干旱胁迫条件下，火麻叶中含水量、光合指标、最大光能转换效率、实际光能转换效率、电子传递速率R _ET、光化学淬灭系数Q _p降低；而非光化学淬灭系数Q _NP、叶绿素和类胡萝卜素、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖及MDA含量和相对电导率上升，4种抗氧化酶活性升高，复水后叶片含水量、叶绿素b、光合指标、脯氨酸含量和SOD活性低于CK组，其他各生理指标均高于CK组水平。总黄酮、总酚和总萜含量升高，复水后这3种次生代谢产物含量不同程度地低于对照。火麻的第1、2对叶片中CBD含量随胁迫程度的增加而降低，且远高于下部叶片；第3、4对叶中CBD含量虽在7 d胁迫处理时含量最高，但仍低于对照并且2者差异不显著（P<0.05）；第5、6对叶片在胁迫处理的3 d时CBD含量达到峰值。复水后，3组叶位中的CBD含量均高于CK组。综合研究发现，适度的干旱胁迫会提高火麻的生理抗逆性，降低其光合作用，提高次生代谢产物的含量；胁迫会降低药物活性物质CBD的含量；在适度的胁迫经复水后，缓解了胁迫对植物的伤害，并提高叶片中CBD的含量。

为利用遥感技术探测老龄台地茶园信息，根据茶园物候特征，基于研究区Sentinel-2、GF-2、LANDSET5-TM遥感影像数据与30 m分辨率的DEM等辅助数据，结合植被指数、光谱特征、纹理特征、地形特征，采用随机森林分析方法提取30年老龄台地茶园空间分布与茶园面积信息，并结合官方统计数据对研究结果进行精度验证。结果表明：①1990年茶园提取结果的Kappa系数达到0.83，总体精度OA达到88.5%，茶园的生产精度PA精度为83.73%，UA为89.68%；2020年茶园提取结果的Kappa系数达到0.80，总体精度OA达87.13%，茶园的生产精度PA为84.18%，用户精度UA为94.10%。②使用随机森林分类方法并结合光谱和纹理等特征提取的茶园精度较高，符合生产需求。③1990年全州台地茶园面积为15 260 hm²，2020年台地茶园面积为96 986.67 hm²。遥感技术可用于探测老龄台地茶园的空间分布与种植面积，为低产茶园改造提供数据支持与调控参考。

土壤水分特征曲线Van-Genuchten模型（以下简称VG模型），因其拟合精度高、适应性广被广泛应用，但VG模型的参数多（θ θr θs　h　α　n　m），其参数拟合属于非线性问题。为提高参数拟合的精度，引入高斯混沌变异理论将蜣螂优化算法(DBO)进行改进，使用Circle混沌序列增加种群多样性，提高初始解质量，形成CDBO优化算法。将DBO,CDBO算法分别应用于VG模型参数优化并计算模拟含水量，使用MATLAB R2021a仿真软件和SPSS26软件进行仿真模拟以及数据分析。结果表明使用CDBO优化后的VG模型含水量模拟值与实测值的误差范围在(0, 0.8），而DBO在(0, 3.0)；最后结合HYDRUS-2D软件进行土壤水分运移模拟，采用SPSS26软件对模拟结果进行曲线估算分析，优化前后均方根误差值(RMSE)分别是0.051、0.039，决定系数(R ²)分别是0.733，0.859。结果表明CDBO算法优化后的VG模型在含水量模拟及土壤水分特征描述中有更高的精确度和更强的适用性。

气象驱动数据的质量会显著影响陆面模式的模拟表现。针对目前出现的多源气象数据集，选取GSWP3和WFDE5分别驱动CLM4.5陆面模式，对黄河流域地表蒸散发过程模拟，并结合多个评价指标从多个时空尺度评估模式表现。结果表明：相比于基准蒸散发，GSWP3和WFDE5模拟的多年平均蒸散发的RMSE值分别为61.5和49.5 mm/a，KGE值为0.83和0.87。时间上，模拟蒸散发和基准蒸散发均表现显著增加的趋势。空间上，两种气象驱动都在黄河中游表现最佳，黄河源区则存在不同程度高估。季节性上，GSWP3在春、冬季的模拟表现优于WFDE5，在夏、秋季的表现劣于GSWP3。综合分析，WFDE5驱动下CLM4.5的总体表现优于GSWP3。研究结论可为陆面模式蒸散发模块改进提供动力和方向。

为研究滨海吹填土地区控盐排水暗管布设对当地水盐运移的影响，以天津滨海新区为研究区选定典型试验区域建立现场试验，运用试验数据建立并验证了Hydrus-2D数学模型，土壤含水率RMSE范围为0.004 2~0.006 2 cm³/cm³，R ²为0.916 7~0.977 3，NSE为0.760 6~0.793 1；土壤含盐量RMSE范围为0.717 8~1.169 4 g/kg，R ²为0.973 2~0.986 1，NSE为0.714 0~0.924 0，所建立的模型能够准确模拟淋洗和暗管排水协同作用下的土壤水盐运移规律。模拟结果表明，当将30 cm土层土壤含盐量降低至0.3%，暗管布设深度固定时，总有一个暗管布设间距，其对应的耗水量为最大值，当布设间距增大或者减小时耗水量也随之减小；也总有一个暗管布设间距，其对应的0~500 cm土层脱盐率为最大值，当间距增大或者减小时脱盐率也随之降低。暗管布设宽度固定时，耗水量随暗管布设深度增加而减少，暗管布设宽度逐渐增加时耗水量受布设深度影响逐渐减小；排盐率随布设深度增加而增加。考虑淋洗耗水量与脱盐率提出了综合性暗管布设参数选取指标α，并运用指标确定了20种暗管布设深度与宽度组合中的最优组合参数为深度为120 cm、间距200 cm。研究成果可为海滨吹填土地区控盐排水暗管技术应用提供指导。

土壤的盐分含量是影响植物生长的重要因素，盐分分布和累积状况关系植物的持续生长。梭梭（Haloxylon ammodendron)是荒漠地区极为抗旱耐盐的荒漠植物种，可以忍耐较高矿化度的咸水灌溉，为干旱区生态建设的重要植物种。开展了室外种植器种植梭梭苗的模拟实验，分别用淡水（CK）和矿化度20、30、40、50 g/L咸水进行灌溉。结果表明：①高矿化度水滴灌造成风沙土盐分含量和离子组成的显著变化，由非盐渍土逐渐转变为轻度盐渍土；表层盐结皮盐分含量远高于下层，且土层越深，土壤盐分含量越高，兼有表层集聚性与深层累积性特点；灌溉水矿化度越大，土壤积盐程度越大；土层越深，土壤pH值越低。②土壤中盐分以Cl^-、Na⁺为主，也含有较多SO₄ ^2-离子；从表层至底部，Cl^-、Na⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺和SO₄ ^2- 6种离子含量先突降，而后随着土层加深，离子含量不同程度增加；CO₃ ^2-和HCO₃ ^-具有明显的表层集聚特性。③当灌溉水矿化度在20~30 g/L时，梭梭仍然能较好生长，但矿化度30~50 g/L时，梭梭仍能够存活，但生长受到了明显抑制。研究结果对干旱荒漠地区地下咸水资源的开发利用和生态建设实践具有一定的参考价值。

为了检验液滴大小、液滴蒸发、石英片表面干湿程度以及石英毛细管内径对接触角测量的影响，基于测高法，借助接触角及表面张力测试仪研究了不同因素影响下的接触角变化规律并分析了其原因。结果表明：随着液滴体积的增大，测高法测得的接触角相对误差逐渐增大；随着测量时间的延续，接触角总体上呈减小趋势；随着亲水性固体表面干湿程度的增加，测高法测得的接触角逐渐减小；随着石英毛细管内径的增大，接触角呈现出先减小后增大的趋势。

研究内镶贴片式滴头流道结构参数对水力性能的影响，对滴灌带灌水器流道优化具有重要意义。以节水灌溉工程中常用的6款贴片滴灌带为研究对象，利用UG软件与三维实体建模软件Space claim对滴头流道的7个主要结构参数进行测量，并通过主元分析法对其影响力进行排序。在0.02~0.15 MPa不同压力下开展压力流量试验，在0.1 MPa下开展含砂率为5、15 g/L的抗堵试验，并通过回归分析研究内镶贴片式滴头流量与流道结构参数的关系。表征梯形流道结构的7个参数对贴片流道的水力性能的影响力排序为：齿间距>流道宽度>齿尖弧长>流道深度>齿高>流道周长>齿数。压力流量试验时，相较于其他滴灌带，二号滴灌带滴头流道周长最短，齿间距与流道深度较小，流量的变化幅度较小，水力性能较好。浑水试验含砂率为5 g/L时，相对流量与滴头流道面积和齿尖弧长呈正相关关系，与齿间距呈负相关关系。齿间距、齿尖弧长、流道面积是影响滴灌带流道水力性能及抗堵塞性能的主要结构参数，对滴灌带滴头的设计生产具有积极意义。

针对水肥一体化设备营养液制备系统的非线性、时变性、时滞性、精准性等问题，设计出了自适应模糊PID (FPID)营养液制备系统控制器。通过营养液制备原理与工程应用条件，建立营养液制备过程控制系统模型，基于此模型搭建自适应模糊PID控制技术应用下营养液制备系统仿真及种植试验平台，设置PID控制对比仿真试验。试验结果表明，自适应模糊PID控制相较于PID控制，超调量降低53%，响应时间减少270 s，能够有效解决营养液制备系统存在的非线性、时变性、时滞性、精准性问题。为验证应用效果优越性，设置CK组（人工种植）、PID组（PID控制）、FPID组（自适应模糊PID控制）对比种植试验，并以CK组为基准参照组（节水率、节肥率均为0%）。其结果表明，FPID组节水率为22.62%，节肥率为15.01%，PID组节水率为17.53%，节肥率为11.69%；净光合作用效率检测验证控制效果表明，自适应模糊PID控制＞PID控制＞人工种植。证明自适应模糊PID (FPID)控制方法具备较好的应用优越性。

雷达测流技术在灌区水资源监控和管理方面逐步推广应用，对其现场测流精度研究也成为当下热点之一。以四川省都江堰灌区典型旋转雷达测流断面（黑石河出口崇州交新津断面）为例，以ADCP实测水位流量数据为基准对雷达测流数据进行分析，探究雷达测流技术在灌区测流时的精准度和可靠性。分析发现研究所使用的旋转雷达测流技术测量值与当地ADCP实测水位~流量关系整体相关性良好，但也存在诸多偏差较大的测点，导致流量测量系统偏差较大（达15%，不确定度高达103%），较大偏差主要出现在小水位和小流量下，实践中可尽量在高水位和大流量下开展流量测验，以提升测流结果的精度和可靠性。

为探究宁夏引黄灌区不同作物冬灌的合理性，进一步优化灌溉制度。以宁夏惠农渠灌域的平罗县良种繁殖厂为试验基地，设置冬灌监测区、不冬灌监测区和播前灌监测区，通过对作物播种前土壤性质、播种后生长状况和收割后产量情况的全周期监测，分析了不同灌溉模式下土壤的理化性质和作物的生长特性。结果表明：①冬灌对宁夏引黄灌区农田具有补水保墒、洗盐压盐和保持土壤温度的作用，冬灌区春播前0~30 cm土层含水率较不冬灌区高29.2%，但保墒和脱盐效果表现出短期性。②冬灌对保证宁夏引黄灌区早熟作物小麦的出苗、生长发育和产量具有关键作用，但对晚熟作物玉米生长发育和产量的作用并不明显；不冬灌小麦初始出苗率仅为30.2%，播前灌较冬灌减产52.3%。③宁夏引黄灌区小麦农田须进行冬灌，玉米农田冬灌和春灌均可。研究结果可为宁夏引黄灌区灌溉制度优化、水盐调控和农业节水发展提供重要参考。