掌握不同灌溉方式下压砂地土壤水盐及pH的空间分布规律可以有效提高微咸水的利用效率。利用田间取样、经典统计学、地统计学以及克里格插值法对比分析了滴灌和微喷灌0~40 cm土层土壤含水率、电导率和pH值的空间变异特征。结果表明：微喷灌的土壤含水率略低于滴灌，0~40 cm土层土壤含水率属于中等变异性，且具有中等强度的空间相关性。微喷灌0~20 cm土层土壤平均电导率和离散化程度小于滴灌，同时，2种灌溉方式下0~20 cm和20~40 cm土层电导率的空间分布均表现出中等变异且具有较强的空间相关性；20~40 cm土层的平均电导率小于0~20 cm土层。无论微喷灌还是滴灌，调查地块的土壤电导率表现为中间位置低而地边较高，土壤含水率则在中间位置高而地边低。灌溉方式对土壤pH值的影响不显著，其空间变异性属于弱变异，但微喷灌条件下pH值具有较强的空间相关性。微咸水灌溉条件下压砂地抑制了表层土壤盐分累积，并存在向未覆砂的地块边缘聚积的现象。不同灌水方式下压砂地土壤水分和盐分均存在中等的空间变异性和空间自相关性，而pH值空间变异性较弱。研究结果可以为压砂地的微咸水合理利用提供理论依据。

为探究不同肥液浓度对涌泉根灌双点源交汇入渗湿润体特性变化和水分运移规律的影响，在陕北榆林西北农林科技大学远志山试验基地，设置4个肥液浓度（质量浓度）（0、5、10和20 g/L），开展了肥液浓度对土壤累积入渗量、土壤含水率影响的试验研究。结果表明：相同肥液浓度条件下，自由入渗处累积入渗量大于交汇入渗处累积入渗量，涌泉根灌交汇入渗累积入渗量随时间和肥液浓度变化存在显著的幂函数关系（R ²>0.9，P<0.01）。采用Philip模型和Kosyiakov模型均能拟合双点源涌泉根灌入渗过程，肥液浓度越大，吸渗率S也越大，土壤的入渗能力越强。肥液浓度增加了双点源涌泉根灌的累积入渗量，与单点源涌泉根灌对比，双点源涌泉根灌累积入渗量有所减小，但交汇面土壤含水率有所提升。在双点源交汇入渗情况下，不同位置处土壤水分的变化差异小于自由入渗侧，而肥液浓度越大，交汇面处的湿润深度越深，土壤含水率大于自由入渗侧土壤含水率。在实际灌水过程中，肥液浓度过大将不利于水肥利用效率的提高。因此，在田间布设过程中，合理的双点源布置方式能更有效地提高涌泉根灌灌水器的灌水效率，同时提高水资源利用率。

土壤侵蚀是导致生态环境恶化和土地生产力下降的主要原因，而坡度、降雨强度、降雨量和植物措施和工程措施是影响土壤侵蚀的重要因素。栖龙湾小流域以山地棕壤为主，以栖龙湾10个径流小区2008-2016年观测数据为基础，对土壤侵蚀因素和侵蚀量进行分析，得到了如下结论：①对于莱芜栖龙湾小流域，坡度对土壤侵蚀的影响并不明显。②在各个降雨量变化区间，土壤侵蚀量随坡度的增大增加，土壤侵蚀量并不是单一增长或减少的原因可能与溅蚀率有关。③3种类型径流小区土壤侵蚀量依次为：耕地小区＞裸地小区＞林地小区。④当降雨强度和降雨量较小时，无需大规模的采取水土流失防治措施；当降雨强度或降雨量较大时，板栗结合鱼鳞坑的水土保持措施效果更好。⑤植被覆盖度越高，土壤侵蚀量越小；植被覆盖度越低，土壤侵蚀量越大。

针对水文时间序列非线性难以预测的特性，为进一步提高降水量的预测精度，提出一种基于自适应噪声的完备经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)和时间卷积网络(Temporal Convolutional Network, TCN)的耦合模型，使用河南省1960年1月-2000年7月的月降水量数据，对2000年8月-2017年12月降水量进行预测。模型使用CEEMDAN将原始不平稳的降水量序列分解为一组相对平稳的子序列分量，再利用TCN对各子序列分别进行预测，将各子序列分量的预测结果叠加得到最终结果。为验证模型的有效性，将该模型与LSTM、TCN、CEEMDAN-LSTM模型进行对比。结果表明，CEEMDAN-TCN模型预测精度最高，相较于3种对比模型RMSE分别减少了42.82%、35.65%、18.12%，MAE分别减少了37.75%、27.53%、19.39%。在空间分布上，使用普通克里金插值法得到的CEEMDAN-TCN预测值与实际值的空间分布接近。综上，CEEMDAN方法可以有效降低月降水量数据的不平稳性，耦合CEEMDAN方法的组合模型较单一模型预测精度更高；CEEMDAN-TCN模型相较3种对比模型的预测精度均有不同程度提升，该方法将CEEMDAN信号分解技术、深度学习模型与降水量预测领域相结合，有效地提升了月降水量预测精度。

根长密度分布是反映作物根系潜在水分利用状态的重要指标，然而，当前关于水盐胁迫下作物根系量化的研究有限。以2016-2017年盐渍农田向日葵为研究对象，比较分析了不同盐分田块（低S1、中S2和高S3）的土壤水盐和作物根长密度分布变化，提出可以表征其动态变化的Logistic模型（LRDG），并对模型参数（α和β）进行量化。结果显示：高盐田块的作物根长密度整体高于低盐田块，且根系集中生长的现象显著，特别是在蕾期后，向日葵根系集中分布于30~75 cm土层，累积根长占比超过40%，其中2016年S3田块作物根长密度峰值达5 cm/cm³以上。相比于标准根长密度的指数和幂函数模型，Logistic模型可较好地表征盐渍农田向日葵静态根长密度分布，R ²为0.870，RRMSE为0.338；同时，Logistic模型参数α和β随土壤表层水盐和积温变化规律显著，由此具体量化了参数α和β的计算公式，参数量化验证RRMSE分别为0.425和0.297。这表明构建的LRDG模型能够准确表征土壤水盐胁迫下作物根长密度分布的动态响应，可为盐渍农田作物抗逆潜力挖掘和水肥科学管理提供工具支持。

以新疆北部玛纳斯河流域前山地区坡面为研究背景，采用室内模拟实验，研究不同坡度和坡向对坡面土壤水分入渗和蒸发过程的影响以及坡面不同覆盖（黑膜、白膜）的保水能力。结果表明：蒸发过程中随着日辐射时长和辐射强度的增加，土壤含水率的日相对减少量也随之增加，0~20 cm土层对辐射强度变化的响应最为明显；坡度对湿润锋的运移距离和运移速率有明显影响，坡度越大，湿润锋的运移距离越大，运移速率也越快；对坡面进行覆盖处理后，黑膜的保水性要优于白膜，且坡度越陡，覆盖对坡面整体的保水能力影响越小。该研究成果以期为新疆北部坡面地区发挥水源涵养、土壤保持等生态功能提供理论依据。

新疆地区作为我国最大的棉花产区，棉田滴灌技术已基本成熟并得到广泛应用，目前棉田滴灌系统控制方法主要集中在PID控制算法与模糊控制算法，但传统PID算法易引起超调，模糊算法参数大多基于人工经验设置，使得控制欠细腻。针对这些问题，设计了一套基于GA-Fuzzy-PID算法的控制系统，结合遗传算法计算简单、功能强、优化效果好的特点，通过改变与软管泵相连的变频器的频率来实现精确调节软管泵出口的施肥流量。对PID算法、Fuzzy-PID算法、GA-Fuzzy-PID算法进行了不同流量设定下的软件模拟和流量设定为0.6 m³/h时的实验验证。结果表明，基于GA-Fuzzy-PID的控制器最大超调量与稳态时间明显缩短，具有更优异的控制效果，更能满足施肥灌溉系统精准控制的要求。

为深入了解并改善承德地表水水质现状，实现研究区域内生态可持续发展。现采用加拿大水质指数（CCME WQI）评价法、主成分分析法，进行水污染源探讨和主要农业面源污染指标的相关性分析。研究对象为区域内四条主要支流，河流水质检测结果显示：TN浓度超标2.25~12.80倍，部分断面存在粪大肠菌群、TP、COD浓度超出地表水Ⅲ类标准的情况；柳河上、下游断面CCME WQI水质评价结果基本稳定在80.74~89.00，武烈河及伊逊河近年来源头污染问题加重，单因子评价水质类别基本符合水功能区目标水质；初步认定污染主要来源于生活污水或农田耕作、降雨径流、浮游生物的生长繁殖、石油泄漏；瀑河主要农业面源污染物浓度与水质评价结果呈显著负相关关系。瀑河农业化肥施用量和畜禽粪尿的减少对水质评价结果存在正向影响；但城镇污水仍然是伊逊河、武烈河、柳河、瀑河主要的污染贡献来源。近年来承德主要支流水质有所改善，但水质污染问题依旧存在，且各支流在地理条件和土地利用的影响下存在不同的污染现状。因此应积极推动各支流专项治理工作，搭建城市地下市政管道系统，改革现代化污水处理技术厂区，加强工业企业生产的监督管理；精耕细作，科学限制农业化肥投加比例，规范畜禽养殖模式，推进承德地区社会主义现代化生态文明建设的历史进程。

为进一步分析不同水肥管理条件对柑橘产量的影响使其更广泛的应用于不同区域，并探明WOFOST模型参数针对柑橘果树生长模拟时的参数敏感性结果和取值情况，开展2021-2022年柑橘不同生育期滴灌水肥控制试验，采用EFAST方法对WOFOST模型模拟叶面积指数(LAI)和产量所需的叶片生长、CO₂同化、同化物转换和叶片营养物质等25个参数进行了敏感性分析，使用PEST软件完成高敏感参数的优化，并利用田间试验观测数据对模型模拟的LAI和产量进行验证。结果表明，模型模拟LAI和产量的敏感参数相似，均包括叶面积指数的最大相对增长率、比叶面积、单叶片CO₂同化效率，叶片同化物转换效率，初始根长，区别为LAI模拟对茎同化物转换效率，积温等参数敏感，而产量模拟对叶片干物质最大钾浓度敏感；基于2021年数据校正后最优参数模型模拟的不同灌溉管理下LAI最大值(LAI _m)模拟值与实测值之间R² =0.580 0，NRMSE=15.10%，产量模拟值与实测值之间R²=0.647 1，NRMSE=6.81%；2022年数据验证表明模拟果实膨大期进行HWMF处理的果树模拟精度最高，果实膨大期各处理LAI _m模拟值与实测值之间R² =0.472 6~0.849 2，NRMSE=13.09%~15.26%，产量模拟值与实测值之间R² =0.406 3~0.702 2，NRMSE=6.33%~11.33%。研究表明，校正后的WOFOST模型在田间尺度取得了较高的模拟精度，可以开展不同灌溉管理方式对柑橘生长影响的定量化分析。

为模拟蓄水坑灌果园土壤水分动态，实现土壤水分动态预测，基于土壤的水量平衡原理，在现有分层水量平衡模型的基础上引入局部灌溉系数 \xi，对蓄水坑所在的0~70 cm土层的下渗水量进行了修正，建立了蓄水坑灌条件下0~200 cm土层的分层水量平衡模型。于2015年4-10月，在山西省晋中市太谷县农业科学院果树研究所进行两个水分处理（处理一灌水上下限为田间持水量的50%~80%、处理二灌水上下限为田间持水量的60%~90%）蓄水坑灌果园水分动态监测试验。采用处理一的数据率定了模型的局部灌溉系数 \xi，得到 \xi的率定值为0.8，采用处理二的数据对率定后的模型进行验证，验证得到的模型均方根误差最大值为0.007 4 cm³/cm³、平均相对误差最大值为2.80%、平均绝对误差最大值为0.006 4 cm³/cm³，说明模型具有较高的模拟精度，分层水量平衡模型可以用于蓄水坑灌果园土壤水分动态模拟。两个水分处理的水分动态模拟结果显示，由于蒸发、水分下渗、根系吸水等耗水因素，随着时间的推移各层土壤含水率呈下降趋势，当有灌溉和降雨时呈上升趋势，整体来看土壤含水率在一定范围内不断波动；灌溉和降雨之后从浅到深各土层土壤含水率的增加幅度呈现了不同的趋势，灌溉之后各土层土壤含水率的增加幅度随深度先增大后减小，降雨之后各土层土壤含水率的增加幅度随深度逐渐减小；相较于中层和下层，上层土壤含水率的波动范围更大且该层土壤的平均含水率更低；处理二各层土壤的平均含水率均高于处理一。

针对南疆冬季休作期棉田无雪层覆盖及农用水资源匮乏现象，当地多选择冬春灌调控棉田的播前墒情，已有研究表明在休作期春灌滴灌对盐分的淋洗和墒情调控情况较好。对比研究冬灌漫灌、不同灌溉定额冬灌滴灌及冬灌滴灌+干播湿出3种调控措施灌水前后水盐的特征变化，探寻不同墒情调控措施对棉田播前土壤墒情的影响以及在播种前后找出适宜的灌水阈值，为后期实施干播技术提供墒情保障。对比其他调控措施，高定额冬灌滴灌的调控措施播前40~60 cm土层墒情较为稳定且土壤水分分布更均匀；在用水量较少的状况下，播后测得冬灌滴灌+干播湿出措施中灌溉定额为(600+225) m³/hm²与灌溉定额为1 200 m³/hm²的冬灌滴灌措施的土壤含水率差异性不大且前者平均含水率要稍高；冬灌滴灌+干播湿出措施中灌溉定额为(1 200+225) m³/hm²的土壤含水率对比冬灌漫灌措施更平稳均衡。冬灌调控后土壤平均含盐量明显减低，冬灌滴灌灌溉定额越高盐分淋洗越彻底。冬灌滴灌+干播湿出的调控措施与冬灌滴灌措施对比，0~40 cm土层的平均含盐量差异显著，且各土层波动不大，对比其他措施淋洗和压制土壤盐分效果较好。综上冬灌滴灌+干播湿出调控措施在节水的基础上各土层平均含水率较高，其土壤盐分和水分环境更适宜棉花萌芽，进而影响到棉花的保苗以及后续生长。

为分析出一套较优的气雾栽培条件下抗堵塞水质处理方案，将不同水质处理方案进行对比，分析水质处理对气雾栽培灌水器堵塞情况和番茄生长发育的影响。水质处理方式分别为T1：磁化水处理、T2：无机酸（稀盐酸）调酸处理、T3：有机酸（食品级柠檬酸）调酸处理，根据番茄不同生长发育期调节营养液的浓度，用电导率（mS/cm）表示，幼苗期0.8~1.0 mS/cm，开花结果期1.4~1.6 mS/cm，盛果期2.2~2.4 mS/cm。试验期间对番茄植株株高、茎粗、叶面积以及雾化灌水器日流量进行定期记录，在番茄第二穗果成熟后对番茄果实的品质进行监测。结果表明：雾化喷头堵塞程度随着营养液浓度和时间的增加表现出“快—慢—快”的增长趋势，T1、T2、T3处理在3个营养液浓度下对雾化喷头均表现出一定的抗堵塞影响，T1、T2效果相近，T3效果较差；3种水质处理对苗期和开花结果期番茄植株生长均有积极影响，且T3处理效果最好，盛果期T2、T3处理对番茄植株生长表现出抑制作用；T1处理对番茄果实大小及质量有显著提升，3组处理对番茄果实营养素含量无显著影响。综合考虑，抗堵塞水质处理应以磁化处理为主，在苗期辅以适当的柠檬酸调酸，最有利于雾化喷头抗堵以及番茄的生长。

为探究降水条件下水分与溶质在地表和土壤中的运动规律，分别采用二维扩散波方程和传统的三维Richards方程描述地面径流和土壤水分运动，选用双层结点法对两者进行耦合，根据达西定律和地表与土壤水中的溶质浓度，计算地面径流和土壤水分的溶质交换量，从而构建地表水土壤水运动与溶质运移全耦合数值模型。选取已发表文献中的物理模型实验进行数值模拟，算例1和算例2中地表径流数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差分别小于14.8％和21.5%，均方根误差分别小于0.147 cm²/s和0.833 cm²/s；算例2中径流硝态氮浓度的数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差小于24.7％，均方根误差小于1.334 mg/L。物理实验和数值模拟所得地表径流量和溶质浓度数据的对比分析验证了模型的合理性和准确度。研究结果可为地表水土壤水水分运动与溶质运移耦合分析提供理论支持。

为探究半干旱区不同放牧管理草地土壤优先流的特征，以内蒙古中部荒漠草原为研究对象，通过野外模拟染色示踪试验，并结合计算机图像处理技术对优先流的发育特征、发育程度以及影响因素进行系统研究，分析不同放牧管理对草地水分溶质运移的影响，以期为半干旱草原植被恢复和水土保持工作提供理论数据支撑。结果表明：①不同放牧管理草地土壤水分入渗深度空间异质性较强，禁牧草地水分入渗深度最大，波峰-波谷交替分布结构明显，入渗水流的非均匀性强。②不同放牧管理草地均有优先流现象发生，但程度和类型存在差异，均匀基质流主要分布在表层土壤，禁牧草地优先流发育程度最高。③土壤机械组成是影响半干旱区管理草地土壤优先流形成和发育的核心因素。综上所述，在半干旱草原区，禁牧草地具有更大的土壤水分入渗深度和优先流效应，可有效增加水分和养分输送，减少地表径流和养分流失，可作为半干旱草原地区的一种可持续的放牧管理实践。

国内高效节水灌溉水肥一体化技术因其节水、节肥、高效等特点得以快速推广及大面积应用。首先阐述了目前国内高效节水灌溉水肥一体化技术模式现状，然后简要回顾了高效节水灌溉水肥一体化技术对玉米作物产量、水分和肥料利用效率的影响，分析了高效节水灌溉水肥一体化技术目前存在的主要问题，提出了相应的建议对策并展望了今后需要进一步关注的方向，以期为提升玉米高效节水灌溉水肥一体化技术应用提供技术参考。

为了实现管道中水能发电满足智能灌溉系统供电需求，需要提高超微型水轮机的发电量和发电效率。使用DesignModeler和Soildworks建立了三维结构模型，将水轮机转轮不同的叶片数量和叶片角度分组并导入流体力学仿真软件Fluent中分析。根据灌溉用水特点，设置在水压150 kPa,水流速度1.33 m/s的条件下进行仿真实验。在稳定旋转的条件下，分别对6、10、20、25、30叶片数和夹角60°、70°、75°、80°、90°的叶轮模型稳定后的转速进行仿真试验，发现在叶片夹角75°下，20和25片叶片时水轮机转速较快，分别为1 185 r/min和1 148 r/min。经过仿真试验，发现叶轮转速与其叶片长度的关系不明显。对有效输出功率和流场进行分析，发现当水轮机叶片为25片，夹角为75°时，为仿真实验中的最优组合。叶片数在6~20片时转速随着叶片数量增加而增加，20~30片则会骤降，叶片的角度在75°时转速最高，叶片长度对转速影响不大。研究结果表明通过调整其转轮数量和叶片角度对叶轮转速有明显提升，能有效提高输出功率，提高发电效率。

为明确滴灌量和滴灌方式对酿酒葡萄品质的影响，用9 a生酿酒葡萄赤霞珠为试材，采用裂区设计，以3种灌溉量[1 800 m³/hm²(A1)、2 700 m³/hm²(A2)、3 600 m³/hm²(A3)]为主区，3种滴灌方式[(1行1管(B1)、1行2管(B2)和分区交替灌溉(B3)]为副区，采用基于主客观组合赋权的TOPSIS模型进行酿酒葡萄品质综合评价，研究不同灌溉量和滴灌方式对酿酒葡萄18个果实品质的影响。结果表明不同滴灌量对外观品质(纵径、横径和单果质量)影响显著，随灌溉量的增加呈先增加后减小趋势，内在品质(单宁、花色苷、花青素、总酚、黄酮含量)随灌溉量的增加呈先增后降趋势，总糖含量随灌溉量的增加而降低，总酸含量随灌溉量的增加而增加；滴灌方式对外观品质与内在品质影响不显著；灌溉量与滴灌方式存在一定的交互作用。筛选出综合品质最优的滴灌技术参数为灌溉量2 700 m³/hm²、滴灌方式一行两管处理组合。