为应对北方干旱区农业用水紧缺并保障非常规水灌溉安全，探讨了不同水质灌溉下土壤对Cu²⁺、Zn²⁺的固持特性及关键影响因素。以砂土为研究对象，开展等温吸附试验、单因素试验（pH、盐度、溶解性有机质）及多因素耦合试验，结合Langmuir、Freundlich和Temkin模型分析吸附特征，并利用Box-Behnken响应面法解析多因子交互作用。结果表明：不同水质灌溉下土壤对Zn²⁺的固持能力依次为：微咸水>纯水>再生水>自来水；对Cu²⁺的固持能力依次为：再生水>微咸水>自来水>纯水。pH是主导吸附过程的关键因子，其中Cu²⁺在pH=7时去除率达99.99%，Zn²⁺在pH=9时趋近完全去除。盐度在200~3 000 mg/L范围内对吸附有轻微促进作用；溶解性有机质（DOM）对土壤Zn²⁺和Cu²⁺的去除率总体上呈抑制趋势，低DOM浓度时，土壤对Cu²⁺的去除率有所上升。多因素耦合分析表明，三因子影响顺序为：pH>溶解性有机质>盐度。研究结果为非常规水灌溉的风险评估与水质调控提供了理论依据与决策支持。

针对河套灌区膜下滴灌条件下的土壤水盐运移规律开展系统性研究，重点探讨地下水埋深、土壤质地和初始剖面盐分分布三大关键因素对水盐迁移过程的交互影响机制及其成因。以内蒙古河套灌区为对象，系统模拟并分析了不同土壤质地（粉壤土、砂壤土、上粉下砂土和上砂下粉土）在多种初始盐分条件和多种地下水埋深交互作用下，对膜下滴灌土壤水盐运移的影响。结果表明，土壤剖面质地，特别是上层土壤质地对表层盐分累积具有主导作用。盐分积累能力：粉壤土>上粉下砂> 上砂下粉土>砂壤土。因此，应重点控制表层土壤积盐能力强的区域。为实现生育期末表层膜内外土壤不超过中度盐渍化，在考量生态需求的条件下，粉壤土和上粉下砂土需维持地下水埋深3 m，以及初始土壤盐分含量应保持较低水平（C型：0~1 m初始盐分含量为1.33 g/kg，1~4 m初始盐分含量为4 g/kg），且应当增加覆膜宽度；砂壤土和上砂下粉土则需维持地下水埋深1.5 m，剖面初始土壤盐分含量允许较大值（D型：0~1 m初始盐分含量为1.33 g/kg，1~4 m初始盐分含量为6 g/kg）。

为探究不同咸水补充灌溉模式下，对土壤水盐运移、养分含量和棉花产量的影响。以当地常规淡水（0.5~1.0 g/L）灌溉处理作为对照（CK），设置6种咸水补灌模式：G1（蕾期1次，定额的9.9%）、G2（蕾期与花期各1次，定额的20%）、G3（蕾期2次，铃期1次，定额的28.9%）、G4（蕾期2次，花期与铃期各1次，定额的40%）、G5（蕾期2次，花期1次，铃期2次，定额的51.1%）以及G6（全生育期咸水灌溉，定额的100%），于2024年4-10月进行棉花大田试验。结果表明，在咸水补灌模式下，G3处理能有效优化土壤水分空间分布，在吐絮期使0~40 cm土层含水率较CK显著提高23.1%，并抑制了盐分过度表聚。G4处理对提升土壤肥力效果最佳，使0~20 cm土层有机质和全氮含量分别增加56.38%和64.71%。适度咸水补灌可促进棉花增产并提高灌溉水分生产率，G1和G2处理使产量分别提高8.66%和7.57%，灌溉水分生产率分别提高8.21%和7.46%；但G5、G6处理过量补灌，导致产量与灌溉水分生产率显著下降。因此，在淡水资源匮乏的情况下，推荐使用5.21~5.92 g/L的咸水在蕾期补灌1次或者在蕾期与花期各补灌1次的补灌模式。这2种补灌模式可在调控水盐、维持肥力与保障产量之间实现较优平衡，为南疆棉田咸水资源安全利用提供了理论依据。

研究盐分胁迫膜下滴灌条件下，土壤水盐运移特征及作物产量、水分利用效率，确定适宜作物生长的灌溉水盐分浓度。通过大田试验研究了不同盐分浓度灌溉水膜下滴灌农田水盐动态，棉花产量及水分利用效率。研究表明，棉花生育期0~100 cm土层滴头间土壤含水率明显高于滴灌带间土壤含水率，其中40 cm土层达到32.6%，0~100 cm土层滴灌带间土壤盐分含量高于滴头间。当灌水盐分浓度为3 g/L时，棉花根系土层形成盐分淡化区，土壤盐分含量介于0.64~0.81 g/kg。盐分浓度为3 g/L灌溉水处理与常规淡水灌溉处理棉花产量和水分利用效率接近，而6 g/L灌溉水处理棉花产量下降显著，仅为3 970.1 kg/hm²，相对常规淡水灌溉减产约23.5%。综合考虑棉花生长土壤水盐环境、经济效益及高效利用咸水水资源，盐分浓度不超过3 g/L的灌溉水膜下滴灌能保证棉花产量和水分利用效率达到最优。

厘清农业新质生产力对农业水资源绿色效率的作用机理，推进黄河流域农业高质量发展。采用熵值法和Super-SBM模型测算2011-2023年黄河流域的农业新质生产力和农业水资源绿色效率，并使用双向固定效应模型、中介效应模型和门槛效应模型分析农业新质生产力对农业水资源绿色效率的影响。①黄河流域农业新质生产力水平整体呈上升趋势，农业水资源绿色效率均值从2011年的0.206 1增长至2023年的0.676 6，且整体呈现“中游＞下游＞上游”“半湿润区＞半干旱区”“粮食主产区＞产销平衡区”的空间格局；②农业新质生产力对农业水资源绿色效率具有显著促进作用且存在异质性，中上游地区、半湿润地区以及产销平衡区的促进效果更为显著；③农业新质生产力通过农业产业集聚、农业产业结构升级和农业技术进步影响农业水资源绿色效率；④农业新质生产力对农业水资源绿色效率的影响存在经济发展水平的门槛限制。建议利用现代生产要素，助推新质生产力发展；因地制宜，采取差异政策；结合发展阶段，实施阶梯引导。

为解决黄河水中细小泥沙颗粒（粒径<0.05 mm）引发的滴灌灌水器堵塞问题，选择适配的过滤器一直是重要关注点之一。以黄河水滴灌过滤器为研究对象，通过文献调研，系统回顾了各类过滤器在不同工况下的工作性能试验研究动态，梳理了影响过滤器过滤性能与水力性能的主要因素，总结了各因素对过滤效果及水力特性的一般影响规律与作用机制，最终提出了亟待进一步研究的问题与方向。影响过滤器工作性能的主要因素有黄河水泥沙特性及过滤器工作参数。相比于其他类型过滤器，砂石过滤器对黄河水的水质净化效果最显著，但小粒径滤料搭配高浓度原水或小粒径泥沙更易诱发表层过滤现象；网式与叠片式过滤器的过滤精度随目数增大而增大，但同时会加速滤饼堵塞与流道堵塞进程，导致水头损失增大；组合型过滤器则表现出更小的水力损失和更优的综合过滤效果。当黄河水泥沙含量较高时，现有过滤设备对其中粒径小于0.05 mm的泥沙颗粒去除效果仍不理想。未来应进一步探索新型滤料、不同组合过滤模式在不同黄河水泥沙特性条件下的过滤工作性能，并借助CFD技术揭示关键影响因子对过滤性能的作用机理，以期为构建适宜的黄河水滴灌灌水器防堵塞技术体系奠定坚实理论与实践基础。

针对引黄灌区明渠输配水过程中闸门协同控制困难、人工调度精度不足及水量精准配送能力弱等问题，提出了基于水联网的灌区明渠多输入多输出（MIMO）联动控制方法，融合积分时滞模型与圣维南方程组建立水动力学约束，构建二次型性能指标函数，采用KKT条件求解全渠系闸门最优调控动作，形成闭环滚动优化机制，克服了传统单点响应模式下偏差累积、无法应对多闸耦合的瓶颈。研发了灌区明渠联动水量精准调控系统，采用监控分析与调度控制2条并行业务主线，实现测控一体化闸门与联动控制软件深度集成及指令批量下发，完成从理论到生产应用的转化。在西干渠百万亩级灌区验证表明：单个管理所范围内快速压缩运行偏差，跨管理所联合调控整体平稳；6个直开口中5个调控后偏差明显减小，流量波动控制在0.02 m3/s以内；供水周期由18 d缩短至13 d；灌溉面积增加14.5%的同时，年供水量减少14.7%，单位面积供水量由7 538 m3/hm2降至5 610 m3/hm2，有效提升灌区输配水精度、供水效率和水资源利用水平，为数字孪生灌区和智慧灌区建设提供技术支撑。

为解决滴灌带质量评价的多目标性、模糊性及主观判断不确定性问题，提出一种融合层次分析法（AHP,Analytic Hierarchy Process）与模糊综合评价法（FCE,Fuzzy Comprehensive Evaluation）的AHP-FCE综合评价方法进行滴灌带质量的系统量化评估。基于AHP方法针对滴灌带核心质量特性，构建涵盖规格尺寸、水力性能、材料性能3个一级指标及9个二级指标的层次分析模型，通过专家打分结合9标度法确立指标权重；借助FCE建立五级评价集，采用梯形隶属度函数将实测数据转化为隶属度矩阵，经加权平均法合成综合得分并划分质量等级。模型验证结果表明，评价指标判断矩阵一致性良好（CR＜0.1），一级指标权重呈“水力性能（0.637）＞材料性能（0.258）＞规格尺寸（0.105）”的梯度分布，契合实际应用需求；权重敏感性分析显示，二级指标分数平均变化率仅0.21%~2.36%，模型稳健性强。应用该方法评价10种滴灌带，结果显示产品综合得分均值为2.645分，整体评价为“一般”等级（仅2种达“良好”）；其中规格尺寸表现最优（平均4.379分），水力性能最差（平均2.192分），材料性能呈分化态势，部分产品灰分、拉伸变化量不达标。研究提出的AHP-FCE方法为滴灌带质量对比、问题精准识别及质量管控提供了科学工具，可推广至类似农资或多准则决策类产品的质量综合评价。

为研究不同中稻品种对淹水胁迫的响应，以长江中下游地区主要中稻品种黄华占、天优华占和隆两优华占为研究对象，通过盆栽试验，设置株高淹没1/2（H1）、2/3（H2）、全淹（H3）3种淹水深度与3 d（T1）、6 d（T2）、9 d（T3）3种淹水历时的组合处理，系统分析淹水胁迫对中稻株高、分蘖、叶绿素相对含量及产量的影响，基于相对产量与淹水因子的相关性构建排涝模型，分析不同淹水深度下的排涝允许时间，为灌区排涝指标的制定提供理论依据。结果表明：淹水胁迫促进株高伸长、抑制分蘖和叶绿素相对含量，株高伸长与分蘖抑制呈显著负相关，且各生理指标的胁迫响应均存在显著品种特异性；产量随淹水深度增加、历时延长呈显著下降趋势品种耐淹阈值差异明显；通径分析显示，结实率是产量损失的核心驱动因子；基于水稻耐淹试验数据构建的水稻相对产量与水稻受涝时期内累积淹水深度的关系方程，可作为水稻排涝模型；以水稻减产10％～30％为排涝标准，基于回归方程可确定不同淹水深度下的排涝时间。

针对农田渍害治理需求，基于旱作物不同生育期根系垂直分布差异，划分苗期、发育期、成熟期并提出分期降渍标准，通过沟道排水水位调控实现。构建田间水量模拟模型，模拟不同水文年份该标准下的灌溉与排水变化，结果显示：丰水年、平水年、一般干旱年、特殊干旱年灌水量分别减少 100%、64.2%、61.8%、23.1%，排水量削减2%~4%；经田间试验验证，模型误差＜5%。研究表明，分期设置降渍标准技术可行，兼具节水减排效益，可为农田渍涝防控与水资源高效利用提供技术支撑。

针对干旱区农业水资源管理对精细化耗水信息的迫切需求，而单一遥感模型反演蒸散发在兼顾物理机制与空间细节方面存在不足。通过融合混合双源梯形蒸散模型（HTEM）与空间降尺度方法，旨在兼顾区域农田蒸散发的反演质量与空间分辨率。以新疆博斯腾灌区（库尔勒片区）为例，利用HTEM模型模拟2024年250 m分辨率地表实际蒸散发，继而联合Sentinel-2数据构建蒸散分配因子，实现蒸散结果降至10 m分辨率，并在时空变化上对降尺度前后耗水特征进行了分析。验证表明，HTEM模型模拟效果良好，经降尺度后蒸散反演质量在田块尺度上有一定提高，平均相对误差MRE分别降低1.11%和0.74%。由HTEM模型计算的农田生育期内蒸散量为520.9 mm，占全年总量的87.6%，其中植被蒸腾与土壤蒸发分别占生育期蒸散的82.8%和17.2%。降尺度处理显著改善了地表蒸散发的空间异质性表达，农田月蒸散量在降尺度后普遍高于原始结果，生育期蒸散量较降尺度前提高了16.5 mm。结果表明，融合分配因子的蒸散发降尺度方法能更精细地刻画农田蒸散发空间格局，可为干旱区农业水资源精细化管理提供可靠依据。

土壤侵蚀是威胁全球陆地生态安全的关键问题，岩溶区又具有成土速率低、土层薄且存在地表-地下二元结构等特点，使得其土壤侵蚀问题尤为敏感与严重。为提高通用土壤流失方程（RUSLE）在岩溶区的模拟精度，研究旨在通过引入关键环境因子对该模型进行修正，并以典型西南岩溶区——广西平果市为案例进行实证研究。研究基于RUSLE模型框架，创新性地引入表征岩溶关键地表特征的岩石裸露率因子（D）进行修正，计算了平果市的土壤侵蚀模数，并通过平果国家野外科学观测研究站的实测数据对模型模拟结果进行了验证与精度评估。结果表明：①平果市土壤侵蚀强度以微度和轻度为主，分别占总面积的52.84%和43.93%；②经引入D修正后的RUSLE模型，其模拟结果与野外站实测数据的吻合度显著提升，通过空间一致性分析验证，Kappa系数由0.538提升至0.737，显著提高了模型一致性，有效揭示了该区域土壤侵蚀的空间分异特征。在RUSLE模型中引入岩石裸露率因子，能显著提升其在岩溶地区的适用性与模拟性能。该修正方法为岩溶区土壤侵蚀的精准评估与综合治理提供了科学依据和技术支持。

选择合适的种植密度和品种组合是促进玉米增产的有效策略，研究旨在揭示品种与种植密度对华北半干旱区夏玉米生理特性及产量的影响，为区域夏玉米密植栽培与管理提供指导。于2024-2025年夏玉米生育期开展田间试验，选用玉米紧凑型品种郑单958（P1）和半紧凑型品种京科968（P2），第一年设置8.25 万株/hm²（D2）和10.35 万株/hm²（D4）两种种植密度，第二年相较第一年新增设了6.9 万株/hm²（D1）和9.3 万株/hm²（D3）共4种种植密度，测定了不同种植密度下的群体与个体生长指标、产量、光合生理参数和抗倒伏特性，分析了不同处理间各参数的差异。结果表明：①密度对玉米产量主效应极显著（P < 0.001），但品种间产量差异不显著。随着密度的增加，产量呈现出先增大后维持基本不变的趋势，峰值出现于D3密度。②D3、D4处理相较D1显著提升了玉米群体生物量与叶面积指数（LAI），并且P2的群体生物量与LAI在相同密度下均高于P1。同时，拔节期和抽雄期叶倾角随密度增加而显著降低。③D3处理在灌浆期的叶片净光合速率、CO₂饱和光合能力和暗呼吸速率较D1处理无显著降低，然而其气孔导度、PEPc羧化酶最大羧化速率和叶水势均呈现显著降低。④随着种植密度的增加，茎秆强度显著降低，进而可能提高玉米群体的倒伏风险。在华北半干旱区水肥优化管理模式下，将郑单958与京科968的种植密度提升至9.3 万株/hm²，可实现玉米产量的显著提高。该增产效应主要归因于高密度条件下单位面积穗数、群体生物量及叶面积指数的同步提升，同时单株叶片尺度的净光合速率等关键光合参数未出现显著降低。研究对华北平原地区玉米密植高产种植模式的选择和管理具有重要指导意义。

高原山区农业灌区的节水增效，核心在于灌溉水量的精准调配。针对传统静态水土平衡方法忽视用水效率动态变化的短板，构建以工程措施、灌溉定额与灌溉水有效利用系数为核心的多维动态关联分析模型，并以高原山区西双版纳州灌区为样本开展实证研究。研究显示：①当前灌区渠道防渗率90.21%、节水灌溉面积占比84.86%、灌溉水有效利用系数0.507 7的现状下，充分灌溉与非充分灌溉的配置水量分别为7.17亿 m3、6.09亿 m3；②当渠道防渗率提升至95.00%、节水灌溉面积占比达92.00%、灌溉水有效利用系数升至0.620时，充分灌溉与非充分灌溉的配置水量可分别降至5.88亿 m3、5.00亿 m3，降幅均接近18%。工程措施、灌溉定额与灌溉水有效利用系数之间存在显著的动态耦合关系，三者共同主导着灌溉水量的配置需求。研究打破了传统静态方法的局限，可为高原山区灌区的水资源精准配置与节水增效实践，提供更贴合实际的方法参考与决策支撑。

为解决传统作物—盐分响应模型忽略垂直方向盐分不均匀分布导致的田间适用性偏差问题，以内蒙古河套灌区盐渍化土壤为研究对象，选用耐盐品种LD5009食用向日葵开展桶栽试验，设置盐分垂直均匀分布（H型）、上小下大（A型）、上大下小（V型）3种分布类型及6个TDS水平（0.24%~0.60%），系统监测土壤盐分、作物生长指标及产量数据，建立株高与主根深的动态关联模型，优化根区盐分量化方法并修正耐盐函数。结果表明：向日葵根系主要集中于0~20 cm土层，该深度盐分与产量的拟合决定系数最大，是评价耐盐性的适宜取样深度；van Genuchten耐盐函数对产量与盐分响应关系的拟合效果优于Mass-Hoffman函数，更能反映作物在不同盐分区间的敏感差异；基于株高推算主根深度，综合考虑盐分大小、胁迫时间及根系接触程度的根区盐分计算方法最优，其与产量的拟合决定系数分别达0.929（Mass-Hoffman函数）和0.957（van Genuchten函数）；盐分垂直分布类型对拟合精度影响显著，A型分布均方误差最小（0.05），V型最大（0.09），土壤蒸发导致的盐分上移使多数处理实际盐分值高于设计值。研究建立的耐盐函数修正方法提升了盐渍化地区作物产量预报精度，为盐渍土耐盐作物筛选与农业水资源优化配置提供了科学依据。

探究覆膜配施土壤改良剂对盐碱地土壤养分、细菌群落结构、多样性及玉米产量的影响，明确不同处理对盐碱土的改良效果。以玉米为试验作物，进行大田试验，试验设置8个处理：常规施肥+硝化抑制剂（XH，3.5 kg/hm²）、覆膜+常规施肥+硝化抑制剂（XHF，3.5 kg/hm²）、常规施肥+脲酶抑制剂（NM，3.5 kg/hm²）、覆膜+常规施肥+脲酶抑制剂（NMF，3.5 kg/hm²）、常规施肥+微生物菌剂（WSW，38 kg/hm²）、覆膜+常规施肥+微生物菌剂（WSWF，38 kg/hm²）、常规施肥（CK）、覆膜+常规施肥（CKF）。在固定滴灌制度（灌水定额为4 200 m³/hm²，生育期灌水12次）条件下分析不同处理对玉米灌浆期不同土层（0~20 cm和20~40 cm）根际土壤化学性质、细菌群落结构及多样性、玉米成熟期干物质重和产量的影响。施用改良剂处理均显著降低了土壤pH值，较CK降低了4.27%~8.54%；同时，增加了土壤养分，其中WSW和XH的全氮含量较高，较CK提高了48.42%和29.47%；硝态氮含较CK提高101.9%和87.09%；WSWF和XHF的有机质含量较CKF分别提高了26.47%和21.24%；覆膜处理显著提升铵态氮的含量，对有效磷和速效钾影响不显著。其中WSWF的铵态氮和有效磷含量最高，较CKF分别提高了37.14%和118.17%，WSW速效钾含量最高，较CK提高14.36%。高通量测序结果表明，放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门是根际土壤的细菌优势菌门，NM提高了0~20 cm土层的Ace、Chao和Shannon指数，较CK增加了5.26%、5.11%和6.14%；在20~40 cm土层中，CK和XH的Ace和Chao指数较高，而WSWF和NMF较低，与CK相比降低了28.1%和27.86%。XHF和WSWF的玉米产量较常规施肥CK提高了30.2%和29.3%。相关性分析结果显示，土壤pH、硝态氮、铵态氮和速效钾与细菌多样性存在显著相关关系（P<0.05）。覆膜配施土壤改良剂均显著提高了水分利用效率（P<0.05），其中WSWF和XHF较CK分别提高了34.3%和33.6%，CKF较CK的水分利用效率提高了9.8%。玉米增产与土壤中疣微菌门、硝化螺旋菌门、链霉菌属及芽孢杆菌属等细菌群落的丰度下降呈显著负相关，与装甲菌门呈正相关（P<0.05）。XHF和WSWF对于提高玉米根际土壤养分，优化微生物群落结构、玉米增产及提高水分利用效率中效果较佳，是宁夏银北地区玉米种植中较优的选择。