为了揭示地下水浅埋条件下冻融期土壤质地对非饱和带盐分及离子迁移的影响，对冻融期潜水位埋深为0.5 m的砂壤土、壤砂土和砂土的蒸渗仪土壤温度、含水率、总含盐量及8种主要可溶性离子含量进行跟踪监测。结果表明：在冻融期内，土壤砂粒含量越高，含盐量更低且分布更均匀，40 cm处含水率越高且分布更均匀；随粉粒和黏粒含量增加，冻结期水分在0~20 cm处分布则更集中。消融期3种土壤质地下盐分均发生表聚，且粉粒和黏粒比例越高，盐分表聚越显著，砂壤土和砂土表层盐分分别增加18%和16%。砂壤土与壤砂土中Na?、SO {}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}、HCO {}_{\mathrm{3}}^{-}与总盐量显著相关（r > 0.8）；砂土中仅30~40 cm处HCO {}_{\mathrm{3}}^{-}与含盐量相关性高（r = 0.846）。离子迁移能力排序为Na⁺ >HCO {}_{\mathrm{3}}^{-} > SO {}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}。研究结果对于季节性冻土区地下水浅埋区土壤盐渍化防控具有一定的指导意义。

为掌握宁夏引黄灌区第五排水沟污染负荷时空变化情况，通过LOADEST模型建立第五排水沟5个监测断面的污染物负荷回归方程，并采用改进的模拟退火算法得到不同目标下的最优种植结构方案。结果表明：第五排水沟5个监测断面的污染负荷回归方程的判定系数R ²为77.93%~97.51%，拟合程度较好；5个断面污染物负荷随着作物灌溉期用水而增大，上游断面至下游断面中的污染物浓度逐渐增大，总氮是排水沟中排放量最大的污染物。基于不同目标下最优种植结构的结果表明，生态效益型方案更适合第五排排域种植结构的发展需求，该方案有效降低了总氮污染负荷，同时减少了灌溉用水量并增加了经济收益，未来调整种植结构时，可以适当增加玉米种植面积，减少稻谷和小麦的种植面积。综上所述，LOADEST模型适用于宁夏引黄灌区第五排水沟污染负荷的估算，采用改进后的模拟退火算法设计出引黄灌区农业种植结构优化方案，为宁夏引黄灌区的水体质量管理和农业种植结构调整提供了有力的支持。

黄土高原半干旱区水资源总体匮乏，水资源的保障程度严重地制约着社会经济的快速发展。为提高区域水资源可供给量、深度挖掘区域节水潜力，以马莲河流域为代表性流域，构建了基于SWAT的流域分布式水文模型。通过分析模型输出，完成对无资料子流域的产水量和产水时间特征模拟，分析计算出无资料流域的水资源可利用量和节水潜力区，为后续水资源高效利用提供可靠的流域基础数据和分析依据。马莲河流域SWAT水文模型的确定性系数为0.79、NSE为0.73，流域年平均径流深为27.78 mm，年平均水资源产量为5.29 亿m³，汛期径流深20.00 mm，水资源产量为3.81 亿m³，流域的自产水资源量充足，可利用潜力较大。子流域司家沟流域的节水潜力区为径流深2~10 mm的区域，产流量为341.9 万m³，占总产流量的56.73%；6-9月为主要的、稳定的流域产流月，占年产流量的51.36%，是水资源利用的关键时间点。研究结果可促使区域更加合理高效地利用半干旱区的常规与非常规水资源，可为区域水资源规划、水利工程建设、生态工程建设以及水资源高效利用设施的建设提供理论基础与技术支撑。

土壤次生盐渍化已成为河套灌区可持续发展面临的主要生态障碍。为客观量化该地区盐渍化的潜在威胁，构建传统统计方法与空间统计技术相结合的盐渍化风险评估体系，旨在揭示该区域土壤盐分的时空演变规律。研究基于非参数地质统计学，选用指示Kriging插值方法，选取2 g/kg和3 g/kg作为盐分含量分级的临界阈值，分析典型灌排单元在不同监测时段及垂直剖面层次上的盐分变异函数及预测概率，基于交叉验证结果，最终构建了该区域盐渍化风险的概率分布图。结果表明：在不同阈值下，研究区各时期土壤盐分均值均属于轻度盐渍化，且呈中等变异强度，高斯模型对变异函数的拟合效果最优；土壤盐分预测概率均值随阈值由3 g/kg降至2 g/kg时显著上升；不同阈值条件下的土壤盐分概率预测空间格局显示出显著的规律性与一致性，研究区北部为盐渍化高风险的主要分布区域，需优先采取精细化灌排综合管理，而低风险区则集中在南部区域。研究所运用的单元指示Kriging法可描述土壤盐渍化风险时空分布，绘制的风险分布区及其评价结果可指导该典型灌排单元及相似研究区的土壤盐渍化差异化防治策略。

淮北市水资源短缺与农业用水需求间的矛盾日益突出，污水处理厂尾水回用是缓解农业用水压力的重要策略，但其在淮北市农业用水的可行性及对水稻生产的具体影响尚不明确。以淮北市龙湖污水处理厂尾水（RW）作为灌溉水源，地下水（CK）为对照水源，通过室内水培与2 a田间试验，系统比较2种水源灌溉下水稻种子萌发期、幼苗期和全生育期的生长指标，明确淮北污水处理厂尾水对水稻生长及最终产量影响。结果表明：相较于地下水灌溉，尾水灌溉种子活力显著提高（p＜0.05），幼苗根体积和根面积分别增加9.41%和4.48%，芽长与茎叶生物量积累均优于对照组；2 a田间试验表明，尾水灌溉促进了水稻株高生长，并在全生育期提高了水稻根系活力；2 a间，尾水灌溉水稻平均产量较地下水灌溉提高58.7%，稻米中直链淀粉含量和蛋白质含量也同步提升，且稻米与稻田土壤中的铅、铬、镉、铜等重金属含量均未超标。研究表明，污水处理厂尾水灌溉能促进水稻生长并实现增产提质。

作物生长过程中需要消耗大量水资源，干旱是一种持续时间长、发生频率高、影响范围广的自然灾害，探究干旱与作物耗水的关系对实现农业水资源可持续利用具有重要意义。在分析中国各地区月尺度作物生产水足迹与干旱指标（气象干旱、农业干旱）演变特征基础之上，从时间、空间及构成角度探究二者的关系。结果表明：①玉米生产水足迹主要集中在拔节期到灌浆期（60%以上），冬小麦则集中在越冬期以后，稻谷在拔节期和抽穗期最高，约为总生产水足迹的70%，东部地区作物生产水足迹明显低于其他地区，南方地区绿水足迹占比较高；②北方地区气象干旱主要发生于春夏两季，南方地区与之相反，农业干旱在时间分布上无明显规律，北方地区和东部地区农业干旱频率和烈度相对较高；③作物生产蓝水足迹与SPEI指数呈显著负相关关系，相关性最强月份集中在6-8月，绿水足迹与SPEI指数呈显著正相关关系，玉米和稻谷生产水足迹与SMCI指数呈相似关系，小麦生产水足迹与SMCI关系则相对复杂；除西北地区外，各地区作物生产水足迹均与SPEI具有较强的相关关系；相对于生产水足迹量值，其构成与干旱指数的关系更为显著。未来可进一步优化种植策略、改善灌溉技术、提升干旱预测预报预警能力，以期为区域农业水资源管理服务。

华南地区是我国最重要的甘蔗生产区，同时客观遭受旱涝急转灾害侵扰，但目前尚缺乏对该地区甘蔗旱涝急转灾害特征的研究。以华南三省（广西、广东和云南）为研究区，引入标准化降水蒸散发指数制定规则识别甘蔗不同生育期内各类旱涝急转事件在1970-2020年的时空特征。结果表明广西和云南在不同生育期内分别出现5次和1次显著(p<0.05)旱涝急转强度变化（有正有负），而广东未检测到显著趋势。萌芽期内出现显著的旱涝急转强度变化的站点最少，而成熟期内最多。云南和广东在1980年代旱涝急转强度均达到历史峰值，而广西在1990年代达到峰值。云南旱涝急转强度最高，其次是广西。甘蔗旱涝急转事件主要发生在茎伸长期（接近50%），其余3个生育期所占比例接近。旱涝急转强度高值区位于云南西部、广西西部和东北部以及广东中南部。

干旱是长江中下游地区主要自然灾害之一，对区域社会经济及农业生产的可持续发展和生态安全产生了重要影响。明晰气候变化背景下该地区的干旱时空演变特征及未来变化趋势，对当地防旱减灾及可持续发展具有重要意义。基于3种全球气候模式下的4种代表性共享社会经济路径（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5）的降水数据，计算标准化降水指数（SPI），使用线性趋势法、MK趋势检验法、游程理论、Copula函数等方法探究长江中下游历史（1961-2022年）和未来（2023-2100年）干旱的时空演变特征及其干旱历时-强度联合分布变化特征。研究发现：①1961-2022年，长江中下游地区SPI值呈上升的趋势。2023-2100年，4种情景下的SPI值主要呈上升趋势，SSP2-4.5和SSP3-7.0情景下增幅相对较大。②1961-2022年，长江中下游地区北部区域SPI整体呈上升趋势，最南部区域呈下降趋势；研究区中西部和东北部干旱历时和强度较高。2023-2100年，EC-Earth3-Veg和MRI-ESM2-0模式的4种情景下SPI整体呈上升趋势，FGOALS模式的SSP5-8.5情景下研究区东北部SPI呈显著下降趋势。4种情景下研究区西部干旱频率、平均干旱历时和强度均较高。③干旱历时符合Rayleigh分布，干旱强度符合Wellbull分布，干旱历时和干旱强度最优联合分布函数为Clayton-Copula函数。相同干旱历时-强度组合情况下，SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下联合重现期较SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下大。EC-Earth3-Veg和FGOALS气候模式下SSP5-8.5情景下的同现重现期较其他情景下小。长江干流中下段未来的干旱风险相比其他区域更高，应进一步强化干旱监测、预警，提前做好适配农业、社会经济发展的水资源管理规划，以减少干旱可能带来的损失。该研究成果揭示了长江中下游未来干旱的演变特征，可以为该地区干旱风险评估、农业发展规划和经济社会可持续发展提供决策参考。

研究气候变化对云南省元江流域柑橘灌溉需水格局的影响，识别生育期关键需水阶段及其演变规律，为精准灌溉管理、气候适应型农业发展提供科学依据。研究基于1961-2020年元江流域28个气象监测站点资料和冰糖橙实测数据，利用Penman-Monteith公式和单作物系数法，结合克里金插值法与Mann-Kendall趋势分析法，研究60 a间冰糖橙作物需水量（ET _c）、有效降雨量（P _e）和灌溉需水指数（IRI）的空间及时间变化特征规律。研究表明：1961-2020年元江流域冰糖橙全生育期ET _c、P _e、IRI分别在785.6~924.3 mm、336.02~530.62 mm和-0.12~0.54范围。ET _c、IRI随时间呈上升趋势，增加速率为0.088 2 mm/a和0.002 5 /a，P _e呈显著下降趋势，年均减少速率为0.281 3 mm/a，同时发现ET _c随地面总辐射和气温的变大而显著增加，且温度＞30 ℃时ET _c增幅加剧至0.45 mm/℃。元江流域冰糖橙不同生育阶段表现有所不同，ET _c为果实膨大期＞成熟采收期＞果实着色期＞休眠期＞花期＞花芽分化期，P _e为果实膨大期＞果实着色期＞成熟采收期＞花期＞休眠期＞花芽分化期，IRI为花期＞果实膨大期＞成熟采收期＞果实着色期＞休眠期＞花芽分化期，流域空间分布格局ET _c、P _e呈明显的南高北低、高海拔大于低海拔地区特征，IRI表现特征则相反。

为研究管上式滴头倒锥锥体曲线优化对滴灌管局部水头损失的影响，通过数值模拟和试验验证相结合的方法，对12种不同结构参数的滴灌管模型进行模拟研究。结果表明：倒锥底面双圆半径和椭圆长半径的增大对滴灌管局部水头损失具有减小的作用，但当双圆半径和椭圆长半径增大到一定值后，反而会增大滴灌管局部水头损失；当双圆半径为7 mm、椭圆长半径为5 mm时，单个滴头局部水头损失最小。可得出结论：滴头间距为0.3 m和0.6 m时，60 m管长的滴头倒锥锥体结构优化后与优化前局部水头损失的比值都为75.86%，优化后都实现了约24.14%的局部水头损失减少，显示出优化设计的有效性。

田间土壤水分动态预测是灌溉预报的关键,建立有效的土壤水分动态模拟模型对于实现精准灌溉、提高作物产量和水资源利用率具有重要意义。严格采用非饱和土壤水分运动达西定律，将根区土壤水分平衡方程和储水区土壤水分平衡方程进行了联立求解，分析推导改进并建立二区模型。以山西省霍泉站2016-2023年冬小麦复播夏玉米的试验资料作为计算依据，运用改进后的二区模型对每个年份中全生育期灌水较多和不灌水的两个处理进行0~80 cm土壤水分动态过程模拟。以拟合结果误差平方和最小为目标函数，采用规划求解率定模型参数，计算在Microsoft Excel 2016软件中完成。经逐年依次组合模拟验证，结果表明：①改进后的二区模型在0~80 cm的土壤含水率模拟值与实测值呈现出较高的吻合度，7个年度模拟结果对应的R ²均超过0.74；模拟结果的平均相对误差在9%以内，43.2%的模拟结果相对误差小于±5%，72.0%的模拟结果相对误差小于±10%；模拟的土壤水分数值和实测数值基本一致。②随着样本数的增加，即年度数的增加，模型根区和储水区的土壤水分特征参数都呈现出一定的变化趋势和规律。总体而言，该方法下建立的二区模型具有较高的模拟精度，并且随着年度数的增加，该模型的参数具有较好稳定性。

促进农户采纳节水灌溉技术，既是实现农业现代化转型的关键抓手，也是提升国家水资源配置效能的战略性举措。基于山东省黄河三角洲地区781户棉农的微观调研数据，实证分析了多元化补偿对棉农节水灌溉技术采纳行为与采纳程度的影响及其作用机制。研究结果表明：第一，多元化补偿对棉农节水灌溉技术采纳行为和采纳程度均具有显著促进作用。第二，补偿方式的多元化效应呈现出显著的方式异质性与群体异质性特征。补偿方式上看，“造血式”补偿（技术型与产业型）的促进效应显著高于“输血式”补偿（资金型与实物型）；群体差异上看，多元化补偿对新型农业经营主体和大规模经营农户的激励作用更为明显。第三，机制检验表明，多元化补偿通过降低采纳成本、提升农户认知和推动技术扩散三条路径促进棉农采纳节水灌溉技术。建议优化补偿政策设计，构建以“造血式”补偿为核心的多元化政策体系，实施差异化补偿政策，同时构建建立健全技术推广与风险保障机制，完善技术扩散与社会化服务支撑体系。

为提升内蒙古半干旱区人工牧草的水分利用效率，以土默特左旗喷灌紫花苜蓿为研究对象，利用经校验的AquaCrop模型模拟16种不同灌溉制度情景下紫花苜蓿产量、耗水量（ET）和水分生产率（WUE）的响应规律。结果表明：经校验后的模型能很好模拟紫花苜蓿产量（精度＞95%）和生育期内土壤墒情的变化过程（R2>0.762，RMSE<1.927%，NRMSE<0.09，EF>0.670）；利用经校验模型模拟不同情景下紫花苜蓿的水分与产量响应关系表明，在第一（三）茬与第二（四）茬的土壤水分适宜灌溉下限分别为60%FC、65%FC时实现WUE和产量的双重最优，在此优化灌溉制度下灌溉量为360 mm、耗水量为599 mm、产量达13.645 t/hm²、整体WUE达2.278 kg/m³，较现状增产19%且WUE提高17%。根据苜蓿不同茬口对水分利用需求，采用适宜土壤水分灌溉下限确定灌溉时机，利于不同水文年下苜蓿水分高效利用与多茬次均衡增产的协同优化，为内蒙古半干旱区紫花苜蓿精细化灌溉管理提供了基础数据支撑。

春季干旱对云南烤烟种植区烟草生长带来了不利影响。当地缺乏灌水条件，难以通过工程手段及时进行补充灌溉。探索了化学抗旱制剂在应对烤烟春旱中的效果，以云烟87为供试材料，通过田间栽培试验研究两种典型化学抗旱制剂土壤保水剂与叶面抗蒸腾剂联合施用对土壤水肥状况、烤烟生长、烟草品质和经济效应的综合影响，并进一步结合AquaCrop模型量化分析了在不同灌溉方案对烤烟产量的影响。结果表明，施用化学抗旱制剂可以增强土壤保水保肥性，前期土壤水分含量提升17.89%~50.54%，保水剂施用量为75 kg/hm²的处理养分含量在各生育期均高于其余处理；土壤水肥状况的改善有效缓解了干旱对烤烟生长的负面影响，烤烟产量提升75~195 kg/hm²，对烤烟品质也有一定程度的改善。保水剂施用75 kg/hm²和喷施3次黄腐酸的联合应用技术模式取得了最佳的经济收益，较对照组提升23.17%。通过AuqaCrop模型建立了灌溉量与烤烟产量间的关系，发现烤烟苗期补充土壤水分有利于提高其产量；在总灌溉量不变的条件下，增加苗期灌溉量并减少旺长期灌溉量，可将原烤烟产量1 845 kg/hm²提升14.85%；在此基础上通过减少苗期灌溉量来减少总灌溉量，在获取原烤烟产量的同时可节约总灌水量21.01%。本研究可为春旱易发区的烤烟优化栽培提供理论依据和参考。

精准检测农田尺度下的棉花叶片叶绿素含量（Leaf Chlorophyll Content，LCC）对于研究棉花生长动态与产量对田间管理措施的响应具有重要意义。本文通过设置不同的灌水量与施肥水平营造差异化的冠层结构，利用无人机搭载多光谱传感器通过多光谱影像获取棉花冠层植被指数（Vegetation indices，VIs）与纹理特征（Texture features，TFs），通过Pearson分析法筛选出与LCC高相关性的VIs与TFs，进而采用随机森林回归（Random forest，RF）机器算法、残差网络（Residual Network，ResNet）、1D-卷积神经网络（1D-CNN）构建基于VIs、TFs以及二者结合后综合指标的LCC反演模型，并比较其精度。结果表明，在3种估算模型中，1D-CNN模型更具有稳定性，VIs和TFs综合指标提高了棉花各生育期LCC反演模型精度。在棉花蕾期、花铃期、吐絮期3个生育时期，综合指标训练集R ²分别为0.957、0.957、0.955，RMSE分别为1.019、1.057、0.915，分别较VIs训练集反演模型精度提升7.1%，4.3%，11%，较TFs训练集反演模型精度提升41.7%，37%，39%；验证模型 R^{\mathrm{2}}分别为0.827、0.877、0.874，RMSE分别为1.927、1.732、1.408，较VIs验证集反演模型精度分别提升0.9%，2.4%，8.5%，较TFs验证集反演模型精度分别提升33.4%，37.7%，38.3%。本研究可为融合无人机多光谱信息与图像纹理信息的LCC反演模型为棉花叶片信息的诊断提供了一种可行准确的方法。

为探究植被覆盖度和生长方向对坡面流曼宁系数(n)的影响。通过水槽冲刷进行模拟刚性植被试验，研究不同坡度(5°~20°)、流量(5~40 L/min)、覆盖度(0%~15.936%)及两种生长方向(垂直坡面PS和垂直水平面PH)下曼宁系数的变化规律。结果表明，PS条件下的曼宁系数整体高于PH条件6.25%~26.67%。曼宁系数随覆盖度的变化存在临界流量，PS情况下不同坡度的临界流量均较PH减小了6.5%、58.9%、52.1%、38.6%。当流量低于临界值时，曼宁系数随覆盖度增加呈先减后增趋势；高于临界值时，曼宁系数随覆盖度增加在缓坡下表现为单调递增。曼宁系数与水深及雷诺数的变化规律在裸坡与植被覆盖条件下存在差异。裸坡条件下曼宁系数随水深及雷诺数增加而单调递减，植被覆盖条件下则呈单调递增关系。曼宁系数与弗劳德数呈幂函数负相关。坡度、流量及覆盖度通过调控水深影响曼宁系数。研究结果揭示了不同条件下曼宁系数的变化规律，可为黄土高原植被配置提供曼宁系数取值依据，对水土保持和水力侵蚀控制至关重要。