为探究不同灌水量下咸水结冰灌溉对土壤水热盐变化的影响，以重度盐碱地为研究对象，在内蒙古达拉特旗开展为期2 a的咸水结冰灌溉试验，试验设置不同的灌水梯度，灌水量分别为140 mm(T1)、180 mm(T2)、220 mm(T3)以及不灌水的对照组(CK)，地下水矿化度约为8~10 g/L，将黄河水与地下水进行混合，使其矿化度维持在3~5 g/L进行灌溉。通过对试验期内土壤含水率、土壤温度、八大离子等指标的检测，探究咸水结冰灌溉期间土壤水热盐的变化规律。结果表明次年土壤含水率随着灌水量的增加而增加；土壤保温效果与灌水量呈正相关，随着连续结冰灌溉年限的增加，土壤脱盐率逐渐增加。播种前0~20 cm土层含水率为57%~74%，相比于CK组提高了55%~66.1%。咸水结冰灌溉对于春季土壤脱盐具有积极作用，脱盐率T2（73.5%）>T1（68.05%）> T3（42.1%），CK组表现为积盐；黄河南岸灌区采用地下水进行咸水结冰灌溉时灌水量选择180 mm时能保证在土壤含水率与温度良好的基础上最大限度地降低土壤盐分。

为揭示施加生物炭对土壤含水率、土壤结构和玉米籽粒灌浆过程的影响规律，以春玉米为供试作物进行田间定位试验。共设置BC0（0 t/hm²）、BC7.5（7.5 t/hm²）、BC15（15 t/hm²）和BC22.5（22.5 t/hm²） 4个生物炭施加量处理。结果表明：在一定范围内施加生物炭能够提高0~120 cm剖面土层的土壤含水率，但过量施加生物炭反而会减低土壤含水率；随生物炭施加量的增加，土壤容重呈下降趋势，孔隙度呈上升趋势；施加生物炭能够降低土壤固相体积分数，提高气相和液相体积分数，广义土壤结构指数（GSSI）随施炭量的增加而增大，土壤三相结构距离指数（STPSD）随施炭量的增加先减小后增大，均在BC7.5处理达到最优（94.94、7.92），同时土壤三相比偏离值R最小(11.21)，三相比最接近理想状态；与BC0处理相比，各施炭处理延长到达灌浆速率最大的时间1.341~1.783 d，最大灌浆速率降低1.416~2.168 g/d，平均灌浆速率提高0.081~0.124 g/d，灌浆活跃期增加5.703~7.347 d，灌浆有效期增加1.704~2.266 d；施加生物炭主要是通过提高春玉米各阶段的灌浆速率，延长各阶段的持续时间、灌浆活跃期和灌浆有效期，实现灌浆质量的提高。从经济效益和农业可持续发展的角度考虑，15 t/hm²是更为合理、有效的生物炭施加量。

溶解性有机碳（DOC）是碳循环的重要组成部分，而总氮（TN）浓度是表征氮素循环的关键要指标，DOC与TN在沿海排水沟中的分布特征直接影响沿海农业环境的质量。研究通过对江苏沿海垦区典型排水沟系水体DOC和TN浓度变化及其影响因子进行系统研究，揭示了不同级别排水沟道中的碳氮分布特征。结果表明，北八滩排水沟系DOC和TN浓度变化范围分别为3.90~18.36 mg/L和2.32~7.10 mg/L，沟系水体DOC和TN浓度呈现明显的空间分布规律，不同沟道级别DOC和TN浓度顺序为：斗沟>支沟>干沟，污染物浓度自内陆向海岸段呈现先升后降的变化趋势。DOC与TN浓度呈显著正相关，表明两者具有相似的污染来源和汇流路径。此外，环境因子如温度（T）、溶解氧（DO）、电导率（EC）等对水体碳氮浓度的变化具有显著影响，特别是咸淡水交汇区的盐分变化对DOC和TN的消纳过程起到关键作用。本研究为垦区农业面源污染防治和滩涂生态环境保护提供了理论依据，并为进一步提升排水沟系的环境管理提出了参考建议。

生态流量是保障流域水生态环境可持续发展的重要指标。为科学确定大渡河的生态流量，基于大渡河泸定站1993-2022年实测日流量资料，采用Tennant法、枯水频率法、月保证率法等8种水文学法计算大渡河泸定站生态流量值，并建立基于偏差指数和满足率的综合指数评价各方法的适宜性。结果表明：①大渡河泸定站径流变化呈现不显著的增加趋势，水文情势变化较低，径流序列一致性较好；②各水文学法计算生态流量评价结果各有优劣，月保证率法和变化范围分析法（RVA法）的综合指数最高，水文节律表现较好，推荐月保证率法和RVA法作为大渡河泸定站的生态流量计算方法。③月保证率法推荐的生态流量最小值为167.1 m3/s，最大值为1 942 m3/s，均值为801.8 m3/s；RVA法推荐生态流量最小值为161.9 m3/s，最大值为1 217 m3/s，均值为549.6 m3/s。

简述了不同的河流生态流量计算方法，认为河流水文情势是河流生态系统的驱动力，具有明显的区域差异特性，不同区域的生态流量计算方法应具备区域适应性。为提出更加适应区域水文情势的生态流量计算方法，以江西省乐安河为例，在分析南方山区河流水文情势的基础上，采用6种常用的基于水文情势确定生态流量的水文学方法计算逐月生态流量。对比分析6种方法的优劣，并采用保障程度和偏差系数分析核定河流的适宜生态流量，研究提出南方山区河流生态流量计算在3-7月采用7Q10法，其他月份采用Texas法，其计算结果更符合南方山区河流的水文情势。

为了探究不同粒径黄土对重金属As(Ⅴ)、Hg(Ⅱ)的吸附特性，以5种粒径的黄土为研究对象，研究反应时间、重金属浓度、固液比、pH等因素对As(Ⅴ)和Hg(Ⅱ)在5种粒径黄土上吸附特性的影响。结果表明，黄土对As(Ⅴ)和Hg(Ⅱ)的吸附分别于480、60 min饱和，吸附动力学过程最符合准二级动力学模型，吸附过程主要由化学吸附控制，粒径越小的黄土吸附效果越好。Langmiur模型、Freundlich模型和D-R模型均能较好地解释黄土对As(Ⅴ)、Hg(Ⅱ)的等温吸附，Langmiur模型计算出黄土对As(Ⅴ)和Hg(Ⅱ)的最大吸附量分别为0.360、1.096 mg/g，D-R模型计算结果显示，5种黄土吸附As(Ⅴ)和Hg(Ⅱ)的平均吸附自由能介于8.01~10.11 kJ/mol和7.55~11.17 kJ/mol，吸附以离子交换为主。适当增加固液比能明显增加黄土的吸附效率，对As(Ⅴ)和Hg(Ⅱ)的去除率最高可达81.9%、93.6%。酸性条件(pH=3~7)更有利于As(Ⅴ)的吸附，Hg(Ⅱ)的吸附量在pH=5左右达到最大值。

为了对四川省主要河段的水质状况和时空分布特征进行系统分析，基于2021年四川省内86个水质断面的监测数据，采用综合水质标识指数进行水质评价，比较平均系数法、变异系数法和熵值赋权法3种赋权方法的评价结果，对岷江、沱江进行水质的空间特征分析。结果显示，2021年全省断面全部是Ⅰ~Ⅱ类水，总体水质为优。年内水质的特征是：6月份出现Ⅳ类水断面，其污染指标是氨氮和高锰酸盐指数，其余月份只有少量Ⅲ类水断面。岷江上游断面WQI为1.48，下游断面WQI值为2.15；沱江的水质断面WQI值在2.08~2.32间波动。可以得出结论：四川省2021年全省水质良好，表明近年的水环境治理成果显著，但夏季时仍有超标断面；河流在流经大型城市后污染物含量会明显升高，下游断面WQI值随之上升，流动过程中污染物会衰减，两者共同影响着河流水质的空间分布。

为寻求比较准确的湖北省未来短期参考作物腾发量（ET ₀）预报方法，分析了HS模型与PMF模型在ET ₀预报中的表现。以FAO56-PM公式和18个气象站点的历史气象数据计算的ET ₀为对照，率定并验证HS模型的准确性。利用天气预报资料，在湖北省各站点进行两种ET ₀预报模型的适用性评价。结果显示：在不同预见期内，ET ₀预报值与基准值呈现一致的变化趋势，经过参数率定后，HS模型和PMF模型在18个站点的ET ₀预报中，相关系数的平均值分别为0.85、0.84，平均的均方根误差分别为0.87、0.87 mm，平均绝对误差的均值分别为0.65、0.64 mm，通过TOPSIS法分析，推荐11个站点采用HS模型进行ET ₀预报。总体而言，率定后的HS模型在湖北省各站点预报精度较高，建议采用该模型进行湖北省ET ₀预报为灌溉预报和决策提供依据。

在农业水资源管理领域，参考作物蒸腾量的精确预测对灌溉水高效利用至关重要。当前逐日预测方法未能充分利用日内动态变化信息，限制了预测准确性。为解决该问题，研究提出了一种基于外部注意力机制（EA）的双向长短时记忆网络（BiLSTM）模型，使用沙猫群算法（SCSO）优化模型超参数，实现逐小时参考作物蒸腾量预测。首先利用SCSO方法对EA-BiLSTM模型进行优化，优化后的算法在70个epoch后收敛，平均 $R^{\mathrm{2}}$升至0.750；进而通过特征相关性分析，将模型输入的特征数据由10个减少为历史ET ₀、太阳辐射、空气温度、空气湿度和最大风速5个。以北京市昌平区的国家精准农业研究示范基地大田种植区ET ₀预测为例进行了方法验证，在对未来第7小时的预测中，R ²从0.619提高到0.644，获得了更好的预测效果；最后通过对模型可解释性分析证实，历史ET ₀对预测的贡献最高，贡献率达到了0.043，其次是空气湿度和总辐射。与DT（决策树）、Lasso（最小绝对收缩和选择算法）、LMP（多层感知机）、CNN（卷积神经网络）等预测方法的对比结果表明，采用EA-BiLSTM-SCSO的预测结果在MAE和MSE指标上均获得了最低的误差值，在R ²指标上，EA-BiLSTM-SCSO模型平均达到0.722较CNN模型提升了12.6%。研究验证了深度学习与特征工程在提高作物参考蒸腾量逐小时预测精度方面的优势。该方法在智慧灌溉中用于估算作物的水分需求，能够实现对未来灌溉的精准预测，从而制定合理的灌溉计划，提高灌溉水利用效率，进行有效的灌溉用水调度。

为准确预测淮北平原冬小麦蒸散发，选取五道沟实验站2017-2021年气象监测数据及埋深1 m、2 m称重式蒸渗仪数据，基于蒸散发广义互补原理，构建2种干旱系数(AI)下关键参数α_e 年值统计模型(Liu法和Brutsaert法)预测蒸散发；并对冬小麦生长期蒸散发量与气象因子进行相关性分析，厘清了小麦各生育阶段蒸散发影响因子作用程度，采用步进法，通过逐步回归分析构建了蒸散量与气象因子的多元线性模型。基于实测蒸散发，评估两种模型预测精度。结果表明：Liu法和Brutsaert法均可适用于冬小麦生育期蒸散发预测，且使用Liu法建立的基于AI计算α_e 的统计模型精度较高；Liu法和Brutsaert法预测冬小麦各生育阶段蒸散量精度有所差别。1 m埋深及2 m埋深Liu法模型预测精度从高到低依次为抽穗-成熟期、返青-拔节期、出苗-分蘖期、分蘖-越冬期。2 m埋深Brutsaert法测精度从高到低依次为抽穗-成熟期、出苗-分蘖期、返青-拔节期、分蘖-越冬期。构建的小麦日蒸散发量与各气象因素的多元回归模型精度在各生育期均大于0.7，可用于蒸散发量计算。所构建冬小麦2种埋深下生育期日蒸散量与气象因子线性回归模型精度低于广义非线性互补相关模型，尤其在可利用气象数据有限的情况下，可以通过广义互补原理构建小麦蒸散发预测模型。

为提高宁夏压砂瓜灌溉水利用效率，探索使用滴头间距1.6 m非常规滴灌带在不同灌水参数下对压砂瓜生长特性的影响。试验设置了4种灌水定额15 m³/hm²（W1）、30 m³/hm²（W2）、45 m³/hm²（W3），60 m³/hm²（W4），3种灌水次数4次（S1）、5次（S2）、6次（S3），以滴头间距为0.3 m的常规滴灌带为对照，测定不同生育期压砂瓜生长情况与最终产量、品质指标。结果表明：伸蔓期、开花坐果后期、膨果后期、成熟期、伸蔓期的蔓长T3处理较CK增加了14.50%；T6、T9、T12处理较CK降低了14.50%、22.88%、13.91%、16.72%。当灌水次数相同时，随着灌水量增加，压砂瓜横纵径增加，当灌水定额相同时，随着灌水次数增加，压砂瓜横纵径增加。压砂瓜产量随灌溉定额增加而增加，压砂瓜平均单瓜重最大为T5处理，灌溉水利用效率各个处理较CK的高248.73~27.14 kg/m³。不同处理下总酸、可溶性糖、维生素C及可溶性固形物指标分别T8处理、T8处理、T5处理、T11处理最大，较CK增加了273.91%、22.01%、76.70%、25.77%。从品质角度考虑，最优处理灌水方式是处理T8灌水定额为60 m³/hm²，灌水次数为5次，灌溉定额为270 m³/hm²。综合产量、灌溉水利用效率及压砂瓜品质3项指标，本试验得出最优处理为T5，即全生育期灌水5次，其中苗期灌水定额为30 m³/hm²，剩余4次灌水定额为15 m³/hm²，灌溉定额为90 m³/hm²的组合为最优灌溉制度。

为了综合评价微灌过滤器的性能并实现优选，提出了一种基于层次分析法-熵权法的微灌过滤器模糊综合评价模型。从过滤器的额定性能、工作性能、过滤水质性能和价格4个层面选取了11个评价指标，构建了分层次的评价指标体系。分别采用层次分析法和熵权法，以主、客观组合赋权的方式确定指标权重，运用模糊综合评价法，得到各种微灌过滤器的评级。以4种常见的单体微灌过滤器和2种组合过滤器为例，运用构建的模型进行综合评价。结果表明，在常见灌溉水质与过滤流量20 m³/h工况条件下，砂石过滤器的评价结果为“较差”，离心过滤器的评价结果为“一般”，网式过滤器的评价结果为“一般”，叠片过滤器的评价结果为“较好”，砂石+网式组合过滤器的评价结果为“较好”，离心+网式组合过滤器的评价结果为“较好”。基于层次分析法和熵权法相结合确定权重的微灌过滤器模糊综合评价模型，综合考虑过滤器4个层面的性能进行评价，相较于单一根据经验或流量来选型，评价结果更客观合理，可为微灌过滤器的选型提供科学指导。

探索黄河三角洲滨海滩涂微咸水与淡水联合灌溉对水稻生理生长特性及品质的影响。以‘圣香1826’为试验材料，设置主区为淡水灌溉（FI，全生育期均灌溉淡水）、微咸水-淡水联合灌溉（BFI，插秧后至分蘖前灌溉淡水，分蘖期至成熟期补灌微咸水）2种灌溉制度；裂区为5种施肥方式T1（常规施肥，当地习惯施肥N 300 kg/hm²）、T2（减N20%，N240 kg/hm²）、T3（减N20%，穗肥增施K，N240 kg/hm²+K36 kg/hm²）、T4（减N20%，蘖肥增施Ca，N240 kg/hm²+Ca18 kg/hm²）、T5（减N20%增施K和Ca，N240 kg/hm²+K36 kg/hm²+Ca 18 kg/hm²）。结果表明，BFIT5处理可以显著的延长水稻的营养生长期与生殖生长期，Ca肥补施，使水稻植株Na⁺含量降低24.35%（P<0.05）、K⁺含量提高20.20%、Na⁺/K⁺降低、过氧化氢酶（CAT）含量升高13.06%、脯氨酸（Pro）含量升高20.69%、可溶性糖含量升高了9.19%，提高了植株的抗性；BFIT5处理使水稻的有效穗数提高30.1%、穗总粒数提高7.2%、穗实粒数提高38.2%、结实率提高28.9%、产量提高38.2%、稻米的食味值增加6、崩解值升高、消减值降低、蒸煮品质升高。在分蘖期开始浇灌微咸水，且减少常规施氮量的20%、增施K和Ca肥，节约稻田用淡水的同时提高了微咸水资源的利用效率，具有重要的实践意义。

国家尚未发布农田水利工程建设项目预算定额标准，在实践中各地区关于其工程取费标准值主要是借鉴水利、建筑、国土等行业依据，直接造成国家农田水利工程行业造价管理工作的混乱。为了合理确定和有效控制工程投资，科学制定人工预算单价、措施费和间接费取费标准值，该研究采用主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA）对农田水利工程人工预算单价影响因素进行筛选，并将此作为BP神经网络（Back-Propagation，BP）的输入层，同时采用蜣螂算法（Dung Beetle Optimizer，DBO）优化网络模型的权值和阈值，构建基于PCA-DBO-BP的人工预算单价预测模型；然后在考虑农田水利工程施工特点的基础上，结合模糊数学和灰色系统两种理论方法建立了农田水利工程措施费和间接费的测算模型。以辽宁省2004-2023年的数据样本进行了实例研究，结果表明：①与线性拟合、BP神经网络模型进行对比，PCA-DBO-BP模型的预测值与真实值最接近，平均相对误差只有0.74%，RMSE、MAE和决定系数R ²分别为1.676元、1.211元和0.978，具有更高的预测精度和泛化性。②通过灰色模糊模型确定农田水利工程措施费费率为3.90%，间接费费率为7.83%，相对误差分别为1.53%和2.02%，证明该模型准确合理、具有一定的理论和实践价值。该工程取费标准模型研究成果，完善了工程造价理论体系，为科学确定农田水利工程投资提供了科学依据和指导。

为提高农业灌溉用水定额合理性和实用性，在总结广西现行农业灌溉用水定额（2019年版）存在问题基础上，结合国家定额及相关规程规范的新要求开展广西农业灌溉用水定额修订，综合考虑自然条件、用水条件、工程条件、田间措施构建用水定额指标框架，补充20种农作物种类，局部调整定额分区，新增75%水文年型，调整用水定额统计界面位置；分析研究灌溉试验站、灌溉水有效利用系数测算的作物长系列灌溉用水规律以及各分区综合单位灌溉面积用水水平差异，提出不同水文年型、不同分区的净灌溉用水定额比例系数，提出不同分区规定位置以下灌溉水有效利用系数并在此基础上分级制定60种主要作物的灌溉用水定额先进值、通用值，建立了规定位置处与渠首、田间的灌溉用水定额换算通道，为计量设施配套不全、数据资料缺乏地区开展灌溉用水定额制定提供了方法借鉴。评估修订后用水定额在覆盖性、合理性、实用性、先进性等方面均有提升，同时提出了进一步完善用水定额修订方法的建议。

为了去除农作物对雷达散射信号的影响，探究不同极化方式土壤后向散射系数与土壤墒情的响应关系，实现对冬小麦农田土壤墒情的精准监测，基于无人机MiniSAR多极化数据和多光谱数据，提出联合改进水云模型与BP神经网络反演土壤墒情的方法。首先利用植被覆盖度对水云模型进行改进，提取不同极化方式下的土壤后向散射系数，通过设置不同极化方式、极化差、极化比数据与归一化植被指数（NDVI）的多种组合模式，输入BP神经网络，构建冬小麦土壤墒情反演模型，并以河南省鹤壁市浚县中部的冬小麦种植区为试验区分析模型的预测效果。结果表明：相比于冬小麦土壤墒情线性回归模型，基于BP神经网络的土壤墒情反演模型精度更高，其中由改进水云模型计算得到的VV极化下的土壤后向散射系数、HH极化下的土壤后向散射系数以及两者的极化差、极化比组合输入BP神经网络得到的反演结果精度最高，R ²达到0.767，MAE为0.013 6 cm³/cm³，RMSE为0.017 6 cm³/cm³。表明联合改进水云模型与BP神经网络的冬小麦土壤墒情反演模型具有较高的反演精度，为准确监测冬小麦土壤墒情提供了一种新思路。