冻融作用是影响地下水浅埋区春季表层土壤盐渍化的关键因素，但不同质地土壤在冻融期的水热盐迁移规律尚不明确。为揭示地下水浅埋条件下不同质地土壤冻融期水热盐迁移特征，在地下水埋深1.0 m条件下设置沙壤土、壤沙土和沙土3种土壤蒸渗仪，监测2024-2025年冻融期0~60 cm土层水热盐变化。结果表明：壤沙土和沙土地表温度随气温的下降较快，沙壤土降温速率慢，但冻结深度最大，达44.54 cm。3种质地土壤0~60 cm储水量均呈先升后降，上升持续时间随土壤颗粒粒径增大而缩短，仅沙土含水率在冻融期结束后上升，其中沙壤土和壤沙土的聚墒区位于10~30 cm，沙土的聚墒区位于10~20 cm。沙壤土、壤沙土和沙土均呈现先脱盐后积盐，盐分聚集区依次为0~5、0~10和0~20 cm，粗颗粒土壤盐分聚集厚度大，细颗粒土壤则聚集区含盐量高。3种质地土壤0~60 cm储盐量在冻融期整体增加并与水分耗散量呈负相关，土壤颗粒粒径越大地表积盐程度越大。并且土壤储盐量时间变异系数均高于储水量，表明在0~60 cm剖面上，盐分受冻融作用的影响大于水分，其中壤沙土储水量与储盐量时间变异系数最高，受冻融作用影响最大。

为评价贵阳市水资源的可持续性，首先利用三维水生态足迹模型对其2003-2023年水资源承载状态分析，并结合水资源刚性约束指标的承载力结果进行了综合评价；然后通过Tapio脱钩模型分别分析了水生态足迹和GDP、一产、二产间的脱钩关系；最后构建脱钩追赶模型模拟了2014-2023年该市向模范地区追赶时用水效率是否健康。结果显示：该市2003-2023年整体、人均和万元GDP水生态足迹均呈下降，人均水生态承载力大于人均水生态足迹，水资源可持续利用指数大于0.5（可持续）；但2014-2023年县级行政区中云岩、南明、观山湖等区出现了不同程度的水生态亏损，该市整体和各县（区）用水总量控制指标余量均波动下降，云岩、开阳甚至出现过超用水总量指标；总水生态足迹与GDP的脱钩频率最高（95%），工业用水与二产的次之（90%），农业用水与一产的较低（75%）；模拟该市在2014-2023年向经济发达地区追赶时，脱钩率为90%。因此，贵阳市整体水资源利用效率逐步提高，表现为可持续；但具体到县级行政区时，部分县（区）出现过水生态赤字和超用水总量指标，表现为不可持续，故针对“主城区、开阳县”等地需更加严格落实水资源刚性约束，严控新增取水项目审批，持续优化产业结构和经济社会布局，提高非常规水利用率，并加快引调水和水网连通工程建设以确保水资源利用可持续；贵阳市总体用水情况与经济发展脱钩关系较好，向模范地区追赶时也基本能实现经济增长与用水效率提升“双赢”，但农业用水与一产脱钩关系一般且不稳定，需加强农业节水项目建设和改造。

生物炭在稻田中的固碳减排效应受其老化过程影响。为此，在江苏南京开展为期两年盆栽试验，旨在探究干湿循环老化生物炭对稻田温室气体（CH₄和N₂O）排放、水稻产量及温室气体排放强度（GHGI）的影响，通过室内培养实验（2023年），模拟稻田干湿循环过程（每3 d一个周期，共10个周期）对生物炭进行老化预处理，共设置了4个生物炭处理组：原始生物炭（C0）、3周期老化生物炭（C3）、6周期老化生物炭（C6）以及10周期老化生物炭（C10），通过原位静态箱法测气，并结合产量数据测算温室气体排放强度（GHGI）。结果显示，C6处理的固碳减排效果最佳，表现为显著降低了土壤CH₄和N₂O的排放通量与累积排放量(p<0.05)，2023年和2024年CH₄累积排放量分别降低18.33%和23.86%，N₂O累积排放量分别降低11.03%和15.19%。同时C6处理显著提高了水稻产量(p<0.05)，增幅分别达11.17%与14.66%，并使得GHGI降至最低，两年分别较C0显著降低25.40%和32.26%(p<0.05)。这表明，经干湿循环适度老化（6个周期）的生物炭，能够最优实现稻田温室气体减排与作物增产的协同目标。本研究为生物炭在农业生产中的精准应用提供了新的策略与理论依据。

内蒙古河套灌区是中国三个特大型灌区之一，区域内浅层地下水存在不同程度的氮磷污染，威胁区域饮水安全与农业可持续发展。以河套灌区最大灌域—义长灌域为研究区，于2024年8月和10月各布设76个监测点进行实地采样，分析了氮磷的时空特征以及水化学类型，同时结合氢氧同位素联合贝叶斯混合模型（MixSIAR）解析补给来源，并采用主成分分析和Pearson相关揭示主要影响因素。结果表明：时间上，10月地下水总氮（TN）浓度（平均14.7 mg/L）高于8月TN浓度（平均12.6 mg/L），10月总磷（TP）浓度（平均0.074 mg/L）低于8月TP浓度（平均0.127 mg/L）；空间上，TN沿总排干呈点状高值分布，高浓度区集中于大型村落及养殖场周边，TP高值区主要集中在排水干沟上游及排水干沟转弯沉积处。水化学分析表明地下水以 Cl-Na 型为主，氢氧同位素与MixSIAR模型表明其补给主要源于沟渠水入渗（贡献率>92%）。影响因素分析指出，农业施肥、养殖粪便及农村生活污水排放是核心污染源，水文地球化学过程（如高Cl^-竞争吸附促进磷的迁移、高 HCO₃ ^- 促进磷的沉淀等）以及降雨事件共同塑造了氮磷污染的时空格局。该结果为灌区地下水污染管控与农业可持续管理提供了科学依据。

石津灌区东部长期采用井、渠结合的灌溉模式，为明确灌溉活动对地下水的时空分布及空间相关性影响，选取研究区2018-2023年深、浅层共64眼监测井的地下水埋深数据进行了空间插值，分析灌区深、浅层地下水的年际和年内的演变规律，以及降雨和灌溉活动对地下水埋深时空变化的影响。结果表明：①普通克里金（高斯函数）插值精度最高，是最适合石津灌区东部地下水分析的插值模型。②从空间变化趋势看研究区浅层地下水埋深总体上表现为北低南高的特征，呈现由北部向四周逐渐升高的趋势；而深层地下水埋深总体上表现为东南低，西北高，呈现由东南向西北逐渐升高的分布特征。从时间尺度看，2018-2023年，研究区浅层地下水埋深呈增大趋势，平均埋深增加1.36 m；深层地下水埋深呈减小趋势，平均埋深减小2.5 m。③研究区浅层地下水以咸水为主，地下水埋深年内动态受降雨量周期影响，咸水区平均变幅1.42 m，淡水区18.91 m；深层为非承压淡水，地下水埋深动态由人工开采活动驱动，最大变幅27.58 m。两者年内动态均呈显著季节性协变特征，变化趋势高度同步：1-2月自然状态下地下水埋深较浅，3-6月人工开采活动使地下水位持续降至最低，7-9月随降雨补给、开采程度降低，地下水埋深减小，10-12月趋于平稳。④高斯模型参数中的块金值与基台值的比值反映深、浅地下水埋深在1、2、12月份具有中等空间相关性，地下水余月份具有强空间相关性，且深层地下水空间相关性强于浅层地下水。这种空间相关性变动，与人工开采地下水过程具有高度关联性，开采强度越强，空间相关性越强，反之亦然。

预测气候变化与人类活动影响下区域水资源可持续利用水平，对于制定合理水资源规划策略，保障社会经济可持续发展具有重要意义。利用三维水生态足迹耦合系统动力学，建立四川省三维水生态足迹系统动力学模型，动态预测考虑气候变化与人类活动影响下4种情景的水生态安全水平。在此基础上，采用Tapio脱钩模型和对数平均迪氏指数模型(LMDI)，量化水生态足迹与经济发展之间的脱钩关系和引起水生态足迹变化的驱动力。结果表明：4种情景下水资源都处于生态盈余状态；水资源资本流量消耗处于一个相对稳定的状态；水生态足迹与经济增长的脱钩效应表现为理想和较理想状态；经济效应、技术效应分别是促进、抑制水生态足迹增长的第一驱动力。经过比较，可持续发展情景TS1下水生态安全水平最高，促进水资源利用、社会经济发展、生态环境保护三者协调可持续发展，适宜四川省未来的发展模式。

秋浇是河套灌区传统的秋后淋盐、春季保墒的灌溉制度，对农业生产至关重要。在水资源刚性约束下，制定合理节水秋浇制度对提升灌区水资源利用效率意义重大。于2023-2024年开展大田试验，设置1 500 m³/hm²（W1）、1 800 m³/hm²（W2）、2 100 m³/hm²（W3）、2 400 m³/hm²（W4）、2 700 m³/hm²（W5）、3 000 m³/hm²（W6）6个秋浇定额处理，通过分析秋浇后土壤水盐的变化规律及春播前土壤水盐条件，提出现状畦田规格下小麦和玉米适宜的节水秋浇定额。结果表明：秋浇对0~60 cm土壤含水率影响显著，秋浇后0~20 cm土壤含水率增加1倍以上（145.40%~171.59%），盐分减少12.73%~34.59%，且变化幅度均随灌水定额的增加而增大。当秋浇定额小于2 100 m³/hm²（W3）时，土壤盐分的有效淋洗深度为60 cm；当灌水定额大于2 100 m³/hm²时，可将盐分淋洗至深层（100 cm以下）。整体来看，0~100 cm土层呈脱盐趋势，淋盐率为1.37%~15.70%。封冻前0~100 cm土层增水效率与秋浇定额呈负相关，为47.60%~61.77%。小麦和玉米播前增水效率均随秋浇定额呈先升后降的趋势，1 800 m³/hm²（W2）和2 100 m³/hm²（W3）灌水定额处理均表现最优，分别为67.79%、72.21%和48.96%、53.37%。封冻前、小麦和玉米播前各处理淋盐效率均与秋浇定额呈正相关关系，且秋浇前土壤盐储量越大，淋盐效率越高。综合考虑节水保墒淋盐的目标，小麦种植的适宜秋浇定额为2 100 m³/hm²，玉米种植的适宜秋浇定额为2 400 m³/hm²。

为探索南疆地区棉田盐碱化日趋严重和季节性用水紧张等问题的解决方法。以南疆阿克苏地区膜下滴灌为研究对象，设置覆膜方式和灌溉模式双因素随机区组的田间试验，其中覆膜方式设双膜覆盖、加厚单膜和单膜覆盖，灌溉模式分别设为6次淡水（灌水量325 mm）、6次淡水+2次咸水（灌水量385 mm）、8次淡水（灌水量385 mm）。研究双膜覆盖和咸水补灌对土壤水盐运移、灌溉水利用效率、产量的影响。结果表明：在苗期，双膜覆盖处理较加厚单膜和单膜覆盖处理，平均土壤含水率分别增加了7.38%和29.58%；平均土壤电导率分别降低了19.09%和29.21%。在蕾期和花期，双膜覆盖处理较加厚单膜和单膜覆盖处理，平均土壤电导率分别降低了28.00%、31.52%和23.77%、31.05%；咸水补灌处理平均土壤含水率，相较6次淡水处理分别增加了4.82%和5.27%；平均电导率相较6次淡水处理分别增加了9.76%和13.90%，相较8次淡水处理分别增加了24.02%和18.73%。双膜覆盖处理的棉花产量，相较加厚单膜和单膜覆盖处理分别平均提高了10.20%和12.62%；经济效益分别提高了9.84%和12.26%。咸水补灌处理棉花产量和经济效益，相较6次淡水分别提高了1.67%~14.99%和1.20%~14.11%，相较8次淡水分别平均降低了4.00%和4.01%。综上，在南疆苗期低温和土壤高盐条件下，进行双膜覆盖，能够降低土壤表层盐分，促进棉花出苗；在季节性缺水时，进行咸水补灌，能够起到保水和稳产的作用。

土壤水分（Soil moisture, SM）是陆面过程与农业水资源管理的重要变量，准确的时空监测对干旱半干旱地区节水灌溉与作物精准调度具有重要意义。针对传统反演方法对植被干扰敏感、适用性不足等问题，基于Sentinel-1雷达影像，选取宁夏青铜峡灌区为研究区，系统评估了三类典型变化检测方法——短期变化检测（Short Term Change Detection, STCD）、改进变化检测（Advanced Change Detection, ACD）和长期变化检测（Long Term Change Detection, LTCD）在不同下垫面条件下的反演性能。结合SMRFR（Soil Moisture via Random Forest Regression）和SMAP（Soil Moisture Active Passive）土壤水分产品构建多源约束与验证，设置时变与固定2类边界条件，利用多年度时序数据对比分析各算法在精度、稳定性及地表适应性方面的差异。结果表明：ACD方法在整体精度上表现最优，平均相关系数r达0.45，无偏均方根误差约0.04 m³/m³；STCD-V方法在作物覆盖区具有较好的动态响应能力，而LTCD-SM方法在长期稳定性和误差控制上优势明显。不同约束边界下，时变约束普遍优于固定约束。总体而言，ACD通过引入植被指数修正与多时相信息融合，有效提升了灌区土壤水分反演的适用性与精度。研究结果为Sentinel-1时序雷达数据在田块尺度土壤水分监测中的应用提供了技术参考，也为干旱区精准灌溉与水资源优化配置提供了科学支撑。

为了准确掌握宁夏河东沙地土壤水分的分布特征，探索沙地土壤含水量反演模型及方法，为沙地土壤水分空间分布研究提供理论支持和决策。研究利用Sentinel-1 SAR的微波遥感数据和Sentinel-2的多光谱数据，通过水云模型与随机森林算法组合的方法，对宁夏河东沙地不同土层深度（5、10、20 cm）的土壤含水量进行反演研究。结果表明：①通过对不同环境变量与各层土壤含水量进行相关性分析可知，存在显著性差异。波段反射率（B11、B12）与各层土壤含水量均呈显著负相关，归一化植被指数与5、10 cm土壤含水量呈正相关，后向散射系数（VV+VH）与5、10、20 cm土壤含水量呈显著负相关；②通过分析模型评价指标可知，3层土壤含水量实测值与验证值决定系数为0.75~0.85，均方根误差为0.02%~0.04%，随机森林模型在土壤含水量反演中精度较高；③研究区土壤含水量整体较低，整体土壤含水量低于3.00%。土壤含水量反演结果与实际测量值具有较高的一致性。基于Sentinel-1/2遥感数据，结合植被指数和后向散射系数，该区域的土壤含水量反演精度较高，能够有效地反映区域水分的空间分布状况。

针对中国西北农牧交错带土壤空间异质性强、传统实地采样方法效率低且成本高，难以支撑区域尺度土壤有机质动态监测与制图的问题，研究致力于实现该区域大范围、高精度的土壤有机质含量快速估测。集成Landsat 8遥感影像与野外采集的表层土壤样本数据，计算多种波段反射率与光谱指数，并通过相关性分析筛选与土壤有机质含量关联显著的光谱变量。构建随机森林、梯度提升机与支持向量机3种机器学习模型，用于建立光谱变量与土壤有机质含量之间的定量反演关系，并通过对比验证评估各模型的估测性能。结果显示：在单一波段中，绿波段与红波段反射率与土壤有机质实测值的相关性最高；在诸多光谱指数中，土壤有机碳指数与有机质含量的相关性最为显著；3种模型所筛选的关键变量组合高度一致，其中红波段、近红外波段、归一化差异土壤指数和增强型植被指数在估测中贡献最大；随机森林模型估测精度最优，其决定系数为0.88，均方根误差为0.75 g/kg，且表现出良好的稳定性。基于多光谱遥感与机器学习相结合的路径，能够实现干旱半干旱地区土壤有机质的高效、大面积定量反演；可见光波段与特定的土壤、植被光谱指数是表征该类区域表土有机质空间分异的关键信息源；随机森林模型在处理光谱数据与复杂非线性关系方面具备优势，适用于此类遥感定量反演任务；所确立的变量筛选框架与建模方法，可为光谱特征相似的生态脆弱区土壤属性遥感监测提供方法借鉴。

为探究干旱地区深翻耕作协同暗管排盐对盐碱地改良效果，并在焉耆盆地开展试验，研究春灌作用下翻耕深度0（D0）、70 cm（D70）以及暗管间距20（H20) 、30（H30）、40 m（H40）2种因素对盐碱地土壤水盐以及物理性质的变化规律。结果表明：土壤含水率与翻耕深度和暗管间距呈现显著性关系，春灌后，D70H20处理表层（0~20 cm）平均含水率由春灌前的24.17%提升至27.54%;春灌后土层深度在0~80 cm时，土壤平均脱盐率与间距、翻深呈显著性关系（p＜0.05），与协同作用下呈极显著关系（p＜0.01），相同翻深下：土壤脱盐率与暗管间距呈负线性关系，相同间距下：当翻深为70 cm时，土壤脱盐率最高为27.13%。春灌后距暗管0.2 m区域处土壤脱盐率最佳，且土壤脱盐率与距暗管水平距离呈负相关。深耕协同暗管间距作用下0~70 cm土层的土壤容重显著减少15.38%，孔隙度增大24.10%，所有处理中以D70H20为最佳。综上，研究区适宜布设参数为翻深70 cm、间距20 m，该研究结果可为干旱地区暗管排盐治理盐碱地技术提供参考。

深层微润灌是一种适用于果园的中深层连续灌溉，为探明其土壤水分动态变化特性，基于土壤水动力学原理，考虑灌溉、降雨、地表蒸发、根系吸水等要素，构建自适应通量边界条件下深层微润灌果园土壤水分三维运动模型，利用COMSOL Multiphysics软件对模型进行求解，并通过试验数据验证了模型精度，系统分析了果园深层微润灌的土壤水分运动特性。结果表明：所建模型能够准确模拟深层微润灌下土壤水分时空动态，土壤含水率与各水量过程的模拟误差均低于6%，模型具备较高精度与可靠性；采用自适应通量边界能更准确描述土壤水分动态变化。微润灌系统在土壤中形成以微润管为核心的椭球状湿润体，20~80 cm根层含水率稳定在田间持水量的70%~90%范围内，深层土壤（80~200 cm）含水率维持在50%~70%之间，水分垂向分层特征显著，且系统具备基于水势反馈的自适应调节能力，灌水速率随土壤湿润程度动态变化；果实膨大期为耗水关键期，蒸腾比达峰值；T2处理（埋深20 cm）在全生育期内蒸腾比系统高于T1处理（埋深10 cm），无效蒸发比例降低5%~8%，蒸腾占比提升6%~10%，合理增加埋深可显著优化作物耗水比例，提高作物蒸腾比。

为有效应对气象灾害对金黄果产业的冲击，构建金黄果生育关键期气象灾害风险指数，进行气象灾害特征分析，保障其稳定发展。基于2005-2024年尖扎、同仁国家站逐日气象数据、2025年金黄果生育期资料，利用信息熵权重赋值法构建了金黄果花期低温霜冻指数和成熟收获期连阴雨指数，采用自然断点法实现气象灾害等级分类。结果表明：金黄果花期低温霜冻主要致灾因子为过程负积温、过程日极端最低气温、过程前1~3 d累计日照时数，成熟收获期连阴雨主要致灾因子为连阴雨累计日数和累计降水量。2005-2024年金黄果花期低温霜冻和成熟收获期连阴雨均呈逐年减少趋势，尖扎金黄果花期低温霜冻风险相对较高，同仁相对更适合金黄果规模化种植。后续研究需规范化开展金黄果生育期和气象灾害观测记录，逐步修订完善气象灾害风险指数，开展指数适用性评估，以期精细化开展金黄果生育关键期气象灾害风险预警服务。

长江中游汉口—湖口河段是长江水系中自然演变复杂、人类活动密集的核心区域之一，也是关键防洪区域。河道地形演变对河道防洪安全及生态环境具有重要意义。目前对于长江流域丰枯急转条件下河道冲淤演变规律的认识存在不足。针对2024年长江中下游“丰枯急转”事件，基于河道地形测量数据，分析了汉口-湖口河段的冲淤特征，结果表明汉口至湖口河段由冲转淤，汉口至湖口河段平滩河槽共淤积442 万m³，其中枯水河槽内冲刷630万m³，总体呈现“滩淤槽冲”的现象，其中洲滩头部、分汊支汊及节点下游放宽段淤积显著。结合干流主要控制站水沙数据，分析了汉口-湖口河段淤积的成因，分析表明干流丰枯急转通过削弱水流动力、降低水面比降及泥沙输移能力的响应，加剧河道地貌调整。研究为极端气候背景下水库群联合调度与河道治理提供了科学依据。

U形渠道输水效率高，防渗与抗冻性能良好，应用较为广泛。为提高灌区U形渠量水精度，降低水头损失，研究结构简单的平板闸门出流规律，建立流量计算方法意义重大。针对U形渠道平板闸门，结合模型试验与数值仿真方法，系统研究了渠道底坡（i）、闸前水深（H）及闸门开度（e）对其水力特性的影响规律, 结合闸孔出流公式，建立了U形渠道平板闸门流量计算公式。研究结果表明：上游弗劳德数随闸前水深增大而减小，随闸门开度增大而增加；水流过闸后形成菱形波及显著的水头损失，水头损失随闸门开度与底坡的增大而减小；壅水高度随底坡与闸前水深的增加而增大，随着闸门开度增大，U形闸门阻水作用减弱，壅水高度随闸门开度增大而降低。基于闸孔出流理论，引入与底坡（i）和相对开度（e/H）相关的综合流量系数（ {\mu }_s），拟合得到了U形渠道平板闸门自由出流流量计算经验公式。固定渠道底坡为0.003，对拟合的流量计算式进行对比，该式计算流量与实测值之间的最大相对误差为3.92%，具有较高的测流精度。