太阳辐射（R _s）是地球系统的主要能量来源，其准确估算对提高区域ET ₀模拟精度和水资源优化配置具有重要意义。为了提高四川省R _s预报的准确性与普适性，将四川省划分为3个区域（川西高原区、川东盆地区和川西南山地区），选取7个代表性站点1994-2016年逐日气象数据，采用最小二乘法（LSM）、鲸鱼算法（WOA）、量子算法（QA）和量子-鲸鱼算法（QWOA）对9种太阳辐射（R _s）经验模型进行参数优化，并系统评价其模拟精度。结果表明，日照时数模型（N1~N3）和混合模型（M1~M3）在四川省不同地区模拟精度较高，温度模型（T1~T3）模拟精度较差，其中在川西高原区、川东盆地区和川西南山地区模拟精度最高的分别是El–Sebaii、Angstrom和Ogelman模型，R ²分别为0.844、0.896和0.873。与最小二乘法相比，群体智能算法优化显著提升了太阳辐射模型的模拟精度，其中量子-鲸鱼算法（QWOA）的提升效果最为显著,优化下的不同区域R _s经验模型的R² 、RMSE和MAE分别为0.653~0.935、1.997~3.963 MJ/(m²·d) 和1.503~3.021 MJ/(m²·d)。综合来看，推荐采用QWOA优化的日照时数模型来估算四川省逐日R _s。

为进一步揭示淮北平原不同土壤潜水蒸发极限埋深及其影响因素，根据五道沟实验站2006-2024年62套原状土（0～5 m）蒸渗仪观测资料，构建4种非线性函数，优选1-12月份潜水蒸发量与潜水埋深的最佳拟合公式，确定每个月的潜水蒸发极限埋深。利用地理探测器方法，分析潜水蒸发极限埋深的核心驱动因子及交互作用。结果显示：①砂姜黑土全年潜水蒸发极限埋深范围1.51～2.69 m，平均为2.13 m；黄潮土全年潜水蒸发极限埋深2.95～4.15 m，平均为3.74 m，非线性函数拟合结果与实测结果具有良好一致性；②在2种土壤类型中，气象因子对砂姜黑土潜水蒸发极限埋深的影响整体大于黄潮土，其中地表温度、气温、绝对湿度和水汽压力差对潜水蒸发极限埋深均具有较强解释力（q>0.3），为核心驱动因子；③砂姜黑土区潜水蒸发极限埋深各驱动因子交互作用呈双因子增强效应，风速与其他因子的交互组合为关键驱动组合；黄潮土以非线性增强为主，相对湿度与其他因子的交互组合为关键驱动组合。

为有效提升在有限气象资料条件下赣抚平原灌区参考作物蒸散量（ET ₀）的估算精度，基于江西省灌溉试验中心站1987-2024年的逐日气象数据，以FAO-56 Penman-Monteith（PM）模型计算值为基准，构建并比较了长短期记忆神经网络（LSTM）、门控循环单元（GRU）、Transformer、支持向量回归（SVR）、随机森林（RF）和极限梯度提升（XGB）6种机器学习模型，并与当地常用的Hargreaves-Samani（HS）模型进行对比，旨在探究机器学习模型在不同气象参数组合下的适用性。结果表明：在仅有温度数据（T _max、T _min）组合下，Transformer、LSTM和GRU等深度学习模型展现出最优的预测鲁棒性。气象要素对模型估算精度影响显著，在T _max、T _min基础上引入日照时数（n）可大幅提升日尺度ET ₀估算精度（平均MAE降低39.0%，RMSE降低37.3%）；各要素对ET ₀精度的重要性排序总体呈现为：日照时数（n）>相对湿度（RH）>风速（u ₂）。此外，地球外辐射（R _a）作为一种可计算参数，在资料受限时能有效提供稳定的精度增益。在模型适用性方面，日尺度ET ₀估算中，当气象输入包含n或全要素组合时，SVR模型的精度更高，能够有效避免参数冗余并精准捕捉短期波动；而在其他气象要素组合下（如仅输入温度，或引入RH、u ₂时），Transformer、LSTM和GRU等深度学习模型的预测精度更具优势。此外，在ET ₀月值估算中，T _max、T _min结合R _a、RH或u?的输入组合下深度学习模型整体优于集成学习模型，T _max、T _min结合n的组合下各模型差异较小，月尺度ET ₀估算宜采用T _max、T _min、R_a 组合下的Transformer模型。总体而言，机器学习模型在赣抚平原灌区具有良好的适用性，实际应用中应结合具体时间尺度与数据可获得性优选模型。本研究结果可为该地区及类似缺资料区准确估算ET ₀提供科学依据，未来将进一步结合多站点数据探索模型在空间尺度上的迁移性与变异规律。

我国南方地区极端干旱事件日益频发，对区域水安全和经济社会发展造成了严重影响。以漓江流域为对象，基于标准化降水指数（SPI）和标准化径流指数（SRI），运用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、游程理论、Pearson相关分析等方法，揭示不同时间尺度气象干旱和水文干旱演变特征及其传播规律。结果表明：漓江流域极端气象干旱事件频发，水文干旱事件以轻旱和中旱为主；月尺度和年尺度SPI和SRI呈上升趋势，灵渠、潮田、平乐检验出水文干旱突变；轻度干旱条件下，气象干旱相较于水文干旱频发，历时短且烈度低，中度干旱条件下，流域上游表现出干旱放大效应，中下游抗旱韧性较强；气象干旱向水文干旱传播时间为1~4个月，且从上游到下游的传播时间递增；2022典型丰枯急转年在年尺度呈现湿润状态，但春夏向秋冬的SPI和SRI平均转变幅度为2.79和3.08，且在月尺度和季尺度均呈现出气象干旱频繁但弱，水文干旱稀见但强的特征。

在种植结构复杂、地块破碎的区域，利用中高分辨率遥感影像开展作物种植结构精细监测仍面临混合像元干扰与作物光谱相似性等挑战。为系统评估不同模型在此类场景下的适用性，以成都市新津区为研究区，首先基于Sentinel-2、Landsat 8/9多源时序影像开展光谱时序特征分析，分析小春与大春作物在蓝、绿、红及近红外波段的光谱时序特征；进而以此为基础，构建并对比TempCNN、LSTM、Transformer和随机森林（RF）4种模型的种植结构提取性能。结果表明：TempCNN在小麦、油菜、水稻、玉米等主要作物的识别中不仅图斑完整性高、空间连续性好，且总体分类精度显著优于其他模型；LSTM与Transformer虽在部分作物类别上表现良好，图斑识别相对完整，但整体精度仍低于TempCNN；而RF的提取效果明显逊色于其他3种深度学习模型。综上，在所评估的模型中，TempCNN在地块破碎、种植结构复杂的区域，利用中高分辨率遥感影像进行种植结构提取时表现最优。

为探求沼液、生物炭和双氰胺施用对温室番茄生长、产量和温室气体排放的影响，基于等氮输入条件设置了常规施肥（CK1）、单施沼液（CK2）、0.5%生物炭+沼液（T1）、2%生物炭+沼液（T2）、双氰胺+沼液（T3）、0.5%生物炭+沼液+双氰胺（T4）以及2%生物炭+沼液+双氰胺（T5）7个试验处理，并于2023年8月至12月进行了试验，系统分析了各处理对番茄根系性状、产量、灌溉水利用效率、氮肥偏生产力及土壤温室气体排放的影响，并通过灰色关联度分析法进行了综合评价。结果表明，不同处理显著影响了番茄的根系性状（P<0.05），T5处理在根长、平均直径、总表面积、总体积及根系活力等指标上表现最佳，获得了最高的产量（139 260.0 kg/hm²）；同时，T5处理还获得了最高的灌溉水利用效率（47.538 kg/m³）和氮肥偏生产力（357.08 kg/kg）；温室气体排放分析表明，各处理CO₂、N₂O和CH₄排放通量在番茄全生长周期呈现“先升后降”趋势，T5处理在N₂O和CH₄减排方面表现最为突出，较CK1分别降低了30.07%和16.99%，而T2处理CO₂排放量最高；通过AHP-熵权组合赋权与灰色关联度分析，T5处理的灰色关联度最高，充分体现了其在提高根系性状、减少温室气体排放以及促进番茄产量方面的综合优势。综上所述，采用2%生物炭+沼液+双氰胺的T5处理可作为温室番茄高产高效及减排增效模式。

为揭示农村生活污水在草地消纳过程中土壤溶液污染物的分布规律及其关联性，明确污水资源化利用的风险管控依据，通过室外草地试验，考察了水力负荷对草地土壤有机质、微生物α多样性和土壤溶液COD、TN、TP的影响，探讨了草地土壤有机质和土壤溶液COD、TN、TP在横向和纵向的变化规律，分析了土壤溶液COD、TN、TP分布的Pearson关联性（r）。结果表明：提高水力负荷有助于降低下层土壤溶液COD、TP浓度和增加草地微生物多样性，但导致土壤有机质平均含量下降和下层土壤溶液TN浓度升高。土壤溶液的TN、TP浓度在纵向存在强正相关性（r＞0.6），草地利用的部分氮、磷营养元素来自下层无机盐氮和磷的向上迁移。草地消纳利用农村生活污水过程中，0.005 m³/(m²·d)是适宜的水力负荷，超过该负荷会增加TN累积及淋溶风险。研究为农村生活污水的安全资源化利用与环境风险管控提供了科学依据，对推进农村生活污水治理与水肥资源循环利用具有重要实践价值。

优化湘中中稻灌溉模式，提高水肥利用效率。采用频次法对湘中地区长系列降雨分析，以Penman-Monteith方法与单作物系数法、水量平衡法为理论基础，获得基于中稻生育期季内降雨量的净灌溉需水量，收集田间肥药需水管理调查问卷，统计归纳中稻培育过程中生理生态与肥药高效利用的需水要求，优化淹没、湿润、深蓄、控水、半旱5种灌溉模式，开展水肥控灌大田试验。大田试验结果表明，控水灌溉为湘中中稻最佳模式，净灌溉量约284 mm，施肥水平142 kg/hm²，水分生产率1.50 kg/m3，肥料偏生产力55.6 kg/kg。

为制定猕猴桃园科学合理的水钾管理措施提供依据，以“金艳”猕猴桃为供试材料，基于滴灌水肥一体化技术，在猕猴桃的开花坐果期、果实膨大期、果实成熟期设置2个水平的亏水处理（低水LW、高水HW，灌水量分别为CK的60%、80%）和3个水平的亏钾处理（低钾LK、中钾MK、高钾HK，施钾量分别为CK的40%、60%、80%），探究不同滴灌水钾耦合处理对猕猴桃生长发育及果实体积的影响。结果表明：净光合速率（P_n ）开花坐果期CK午前峰值最高[9.95 μmol/(m2·s)]，高水高钾（HWHK）处理午后峰值较CK提高15.27%；果实膨大期CK最优；成熟期高水中钾（HWMK）处理午后峰值较CK显著提高44.82%。开花坐果期各处理WUE?较CK增加了4.40%~122.01%，果实膨大期午前峰值高水高钾（HWHK）处理较CK增加15.22%。开花坐果期各处理新梢生长速率均低于CK，较CK减少17.98%~25.83%，进入果实膨大期后，HWLK与HWMK处理出现补偿生长，新梢生长速率较CK提高4.24%~7.70%。果实膨大期HWHK处理生长速率较CK提高39.38%。果实成熟期HWHK处理生长速率较CK提高31.46%。各水钾亏缺处理全生育期叶面积指数（LAI）均值为2.30~2.69，较CK2.7均呈下降趋势，其中HWHK处理降低程度最低，下降0.65%~2.53%。在果实体积上，果实成熟期HWHK处理、HWMK处理在快速增长期间体积生长速率大于CK。产量上，开花坐果期和果实成熟期的高水中钾处理（HWMK）表现最优，果实膨大期的高水高钾处理（HWHK）表现最优。因此，推荐在猕猴桃果树开花坐果、果实成熟期进行高水中钾处理（HWMK），果实膨大期进行高水高钾处理（HWHK），可在保证不影响果树生长、果实形成的情况下降低水钾投入，提升资源利用效率。

生物炭作为土壤改良剂，其施用对土壤饱和水力传导度的影响受施炭量、施炭类型、土壤质地等多因素制约，作用机制尚不明确。通过田间实验与三维模型模拟相结合，探究了稻杆炭与竹炭在不同添加量（3%，6%）下对屈家岭试验田土壤（粉壤土）饱和水力传导度的改良效果。田间实验结果表明，3%稻杆炭和6%竹炭处理提升了0~20 cm土层的土壤饱和水力传导度，而6%稻杆炭和3%竹炭则产生抑制作用。为揭示其内在机理，基于Blender构建了土炭混合体的三维孔隙结构模型，计算土炭混合物孔隙度，并结合Terzaghi模型和Chapuis模型预测了土壤水力传导度。对比发现，Terzaghi模型预测更接近实测值，而Chapuis模型则系统性偏低。模型复现了稻杆炭处理的实验趋势，证实适量稻杆炭通过优化孔隙连通性改善土壤饱和水力传导度；但两个模型对竹炭的预测存在一定偏差，这主要是模型并未考虑竹炭内部孔隙。

2022年以来，全国启动墒情自动监测站网规模化建设，如何实现高精度、广覆盖的墒情预报已成为亟待解决的业务难题。为此，基于Python平台，依托scikit-learn和PyTorch框架，以云南省为典型区，提出了层次化改进的混合深度学习建模框架，构建了“基础模型筛选→特征增强→架构优化→优化器比选→物理约束”的层次化建模流程，并利用实测数据进行应用。主要结果包括：①传统时序、机器学习与深度学习模型的均方误差（MSE）变化范围分别为21.01~256.33、20.54~29.66和15.20~21.04，深度学习模型的~显著低于其他类型模型，其中CNN-LSTM模型效果最优（MSE=15.20）；②构建了融合物理机制的多层次特征工程体系，引入双向长短期记忆（BiLSTM）机制并开展多种优化器模型拟合优选，使模型MSE降至7.51；引入物理约束机制，形成了可业务化运行的物理约束CNN-BiLSTM模型（MSE=7.92），模型预测精度提升47.9%；③注意力机制未带来性能增益，反而导致MSE上升至9.80；④将模型应用于云南省2026年土壤墒情预报，预报结论符合区域干旱演变规律，模型具备良好的泛化能力和业务适用性。

受汛期集中降雨和黄河高水位顶托作用，临近黄河边岸带地下水位埋深浅，蒸发强烈，土壤盐渍化严重制约沿黄农业高质量发展。针对滴灌与暗管排水协同调控地下水位以抑制土壤盐渍化效果认识不足问题，在银北灵沙暗管排水试验区布置观测网，定期监测暗管排水调控下农田滴灌区的土壤水-盐动态变化。2024年5月-2025年9月连续17个月监测数据显示，暗管排水能迅速将汛期强降雨和黄河高水位顶托的高地下水位消减至吸水管设计埋深值附近。滴灌与暗管排水协同作用下，0~0.6 m土层的土壤含水率介于20%~30%之间，接近试验区22%的田间持水率，同时滴灌与大气降水驱使作物根区盐分逐步向下迁移。相关性分析表明，地下水埋深与1.0~1.2 m层土壤电导率相关性显著（r≤-0.44，p<0.05）。可以认为滴灌主要维持根区土壤水分处于适宜范围并促进土壤盐分下移，而暗管排水则通过调控地下水埋深影响深层土壤水盐分布，二者协同作用有效缓解了作物根区盐分聚集。

为探究平原河网区倒虹吸地涵管身段的泥沙淤积特性，并以减淤为目的开展地涵管身断面尺寸的优化，采用CFD（Computational fluid dynamics）方法对倒虹吸地涵的进口段、管身段及出口段进行了三维全流场数值计算，分析了倒虹吸地涵各特征断面的速度分布规律及低速区特征。以地涵水头损失最小为目标函数，基于中心复合设计方法优化了地涵断面的贴角几何尺寸，获得了地涵断面的最优贴角尺寸，以不淤速度为基准对比了优化前后地涵特征断面的淤积形态。结果表明：低水头的设计流量时倒虹吸地涵的管身段均存在一定的淤积，淤积区域主要位于管身下降段与管身水平段交汇区域及管身上升段，地涵断面的贴角优化尺寸为底边长度0.45 m，侧边高度0.50 m时，优化后地涵特征断面的流速增加且泥沙淤积量为初设方案的27.28%。研究证实CFD-RSM（Response surface methodology）联合方法可较好地应用于优化水工建筑物的结构尺寸，平原河网区倒虹吸地涵的管身段易存在淤积区，采用优化贴角断面所设计的倒虹吸地涵可达到减少淤积的效果，为平原河网区倒虹吸地涵的结构设计提供了技术支撑。

山坪塘是拦截小流域水土流失过程中泥沙沉积的重要场所，其沉积泥沙的粒径分布特征可作为反演小流域土壤侵蚀时空演变的重要依据。通过野外采样与室内粒度测试，对比分析了山坪塘沉积泥沙与流域内农地、草地和林地表层土壤的颗粒粒径分布及分形维数特征。结果表明：①山坪塘沉积泥沙与农地、草地和林地表层土壤均以黏粒（d<0.002 mm）和中粉粒（0.005 ≤d< 0.02 mm）为主，二者平均合计占比分别为61.19%、71.36%、74.85%与82.34%，其他粒级占比较少，尤其是粗砂粒（0.5≤d<1 mm）和大砂粒（1≤d<2 mm）；聚类距离矩阵分析进一步表明，山坪塘沉积泥沙的粒径组成与农地和草地土壤具有高度相似性。②山坪塘沉积泥沙剖面聚类为10类，反映出流域内降雨侵蚀-运移-沉积过程具有多旋回高度相似的特性。③山坪塘沉积泥沙的粒径分形维数D均值（3.62）高于农地（3.58）、草地（3.44）和林地（3.30），且其粒径特征与农地土壤的相关性最高。综合表明，山坪塘沉积泥沙主要来源于农地和草地，细颗粒在侵蚀过程中优先流失并在静水环境中沉积。研究结果可为岩溶小流域土壤侵蚀防治与泥沙管理提供科学依据。

秸秆复合管以秸秆和土壤为主要原料，能够借助秸秆与土壤间孔隙将水分运输至作物根区。然而，秸秆复合管不同工作压力、埋深和管壁厚度对土壤水分运移规律并不明晰，制约了其在实际应用中的参数优化与效果稳定性。因此，基于土壤水分动力学理论构建了秸秆复合管渗灌土壤水分运移模型，利用室内土箱试验数据进行了模型验证，并通过该模型研究了不同工作压力、埋深和管壁厚度下秸秆复合管渗灌土壤水分运移规律。研究结果表明，土壤含水率与湿润锋运移距离的模拟值与试验值基本吻合，决定系数R ²>0.85，表明模型可以准确模拟秸秆复合管渗灌过程。秸秆复合管单宽流量在入渗初期迅速下降，随后以相对稳定的流量持续出流，稳定流量随工作压力增加而增大，随管壁厚度增加而减小，而受埋深的影响并不显著。湿润体形状近似为圆形，湿润锋运移距离随工作压力增大而增大，且湿润锋水平方向运移距离小于垂直方向，而管壁厚度对土壤湿润锋影响较小。土壤含水率均随渗灌时间的增加呈现出先迅速增加后趋于稳定的趋势，且土壤稳定含水率随工作压力增加而增大，随埋深增加而减小，随管壁厚度增加而减小。