节水灌溉技术的采纳是推动农业绿色转型、建设农业强国的关键举措。基于河南省4个产粮大县的537份小麦-玉米种植户调研数据，实证分析了政府推广、感知价值与社会互动对农户节水灌溉技术采纳行为的影响机制。结果表明：①政府推广显著正向影响农户节水灌溉技术采纳行为，是驱动农户采纳行为的重要外部力量。②感知价值在政府推广与农户节水灌溉技术采纳行为间起部分中介作用。③社会互动对感知价值和节水灌溉技术采纳行为的关系存在正U形调节效应，在低和中等社会互动阶段会削弱感知价值对节水灌溉技术采纳行为的正向影响，突破阈值后则强化这一影响。基于此，应通过优化政府推广体系、强化感知价值培育、引导社会互动有序发展，助力农业可持续发展与乡村全面振兴。

为揭示黑河流域农业开发、水资源调控与生态响应协同响应机制，研究整合2000-2021年遥感、水文以及农业统计多源数据，运用遥感反演、融合模型及多因素统计方法对中游张掖市耕地灌溉格局演变与下游居延海水体面积的关联性进行分析。研究结果表明：中游节水灌溉面积扩张显著，2020年达21.06万hm²，促使粮食产量较2000年提升204.7%（r=0.782），2013年后耕地存在低效扩张的现象可能增加土地沙化风险；莺落峡与正义峡径流量变化同步性显著（r=0.948），且正义峡下泄水量与居延海面积关联性极强（r=0.800），在黑河调水政策与中游节水型社会建设综合作用下，居延海面积于2017年达历史极值；多指数差值分析揭示黑河流域潜在的水文矛盾，EVI与NDBI正式耕地扩张与下游生态修复同步性，但NDWI差值显示农耕区地表湿度普遍下降，证实节水措施导致水循环受阻。研究证实，工程调控、技术推广与政策引导协同管理可以实现经济与生态双赢，可为实现国家安全奠定坚实基础。

灌区作为我国农业生产、粮食安全与生态文明建设的核心支撑，科学评价其发展状况是优化管理策略、提升运行效益的关键。目前，在灌区评价中，单一赋权法存在明显局限性；主观赋权法易受人为经验偏差影响，而客观赋权法则难以体现实际管理需求，这导致指标权重不合理，从而使得评价结果缺乏针对性。聚焦于“如何构建兼顾主客观因素的灌区综合评价体系”这一核心问题，提出采用综合集成赋权法，通过对层次分析法（主观）与变异系数法（客观）确定的权重进行再赋权，以量化主客观权重的相对重要性，从而提升指标权重的科学性。以新疆昌吉州9个中型灌区为研究对象，从用水情况、工程设施、管理水平和生产效益4个维度构建了12项评价指标体系，并结合灰色关联法与近似理想点法进行了对比验证。结果表明，3种方法在评价排序上基本一致，而综合集成赋权法能够更精准地反映灌区多维度发展的差异，为识别灌区短板提供了明确指向。

针对设施农业中穴盘育苗灌溉存在的水量控制精度不足、喷洒不均匀及水肥药管理依赖人工等问题，设计并实现了一种基于PLC的集成式智能喷淋灌溉系统。系统采用S7-1200 PLC构建闭环控制模型，结合光电与流量传感器实现对喷淋流量的动态调节；设计双模式喷头（扇形/锥形）并进行CFD仿真优化，以改善喷雾均匀性与雾滴粒径分布。同时，系统集成了水、肥、药比例混配单元，并配套开发了触摸式人机交互界面。系统试用实验表明，在0.2 MPa工况下喷雾角72°、SMD为0.38 mm、喷洒均匀性变异系数控制在10%以内；与人工喷淋相比，节水率提高25%~30%，苗木成活率提高12%。研究表明，该系统在灌溉精准性与自动化水平上具有显著提升，为设施农业节水与智能化管理提供了可行路径。

多水源灌区渠系配水过程中，如果忽视水力响应时间需求，会导致配水方案滞后、局部供需失衡，难以实现对水资源的全局优化。以甘肃省金昌市永昌县西河灌区为研究对象，构建了一种考虑水力响应时间需求的多水源灌区渠系优化配水模型。模型在改进参考作物蒸散量法的基础上准确计算灌区需水量，并引入水量体积法定量表征输水过程中的水力响应时间，以农民经济效益最高、水响应力时间最短以及需水量最小为目标，建立优化函数并采用改进鲸鱼优化算法求解出最优方案。通过在西河灌区的测试表明，该模型能够生成兼顾供水均衡与输水时效的优化方案，配水过程中水力响应时间均满足各渠系的期望需求，实际供水量与需水量差值控制在±0.001 (万m3/轮灌周期)以内，不仅保证了水分在作物关键需水期的及时到达，还有效缓解了局部用水矛盾，实现了多水源灌区渠系的全局优化配水，为灌区水资源高效利用和精细化管理提供了技术支撑。

农田灌溉系统通常面临复杂多变的工况条件，抽水泵在多种水头变化工况的影响下，时段特征频率被大量信息干扰，无法有效捕捉到因水头变化而引起的特征频率的动态迁移，导致抽水泵的控制精度较低。为解决这个问题，提出水头变化工况下农田抽水泵变频调速自整定控制。通过分析不同水头工况下抽水泵的流量变化，计算出影响抽水泵流量变化的参数，建立了农田抽水泵流量变化的函数，基于抽水泵流量变化函数得到了抽水泵在流量变化下的转速变化，再建立相应的变频调节函数，设计抽水泵变频调速控制器，设定抽水泵状态传递函数，利用该传递函数自整定抽水泵变频调速控制器，实现水头变化工况下对农田抽水泵的变频调速自整定控制。实验结果表明，利用该方法控制抽水泵后，流速趋向稳定，波动幅度和波动频率均较小；该方法在不同工况下的超调量均值为4.45%，控制精度较高。这种智能化的调控方式不仅提高了灌溉效率，还显著降低了能源消耗和灌溉成本，为农田灌溉的可持续发展提供了有力支持。

为提高泵站前池水位预测精度和延长预见期，以宁夏固海扩灌梯级泵站为研究对象，提出了一种融合灰色关联分析（GRA）与Optuna超参数优化方法的LSTM预测模型。通过GRA筛选出扩三泵站流量、扩二泵站出水池水位、扩二泵站流量和2级泵站流量差4个关键影响因子，利用Optuna自动优化LSTM超参数，并与LSTM、Optuna-XGBoost和Optuna-BP模型对比不同预见期（1、2、3和4 h）下的预测结果。结果表明：Optuna-LSTM模型各项误差指标最低，显著优于对比模型，表现出较优的精度和泛化能力，为泵站水位的短期预测提供了一种高精度、强泛化的数据驱动解决方案。

为探究不同覆膜材料与灌水定额对玉米生长、产量及水氮利用效率的影响，以确定宁夏石嘴山地区滴灌种植玉米最优覆膜方式和灌水定额。采取田间随机区组试验，设置4种覆膜方式（N：不覆膜，D：全生物降解地膜，O：白色普通地膜，B：黑色普通地膜）和3个灌水定额[W1: 225 m³/(hm²·次)，W2: 270 m³/(hm²·次)，W3: 300 m³/(hm²·次)]，共12个处理，系统分析玉米株高、茎粗、叶面积指数、干物质量、产量及水氮利用效率对覆膜方式和灌水定额的响应。结果表明，随着灌水定额的增加，玉米株高、茎粗、叶面积指数、产量、水分利用效率、灌溉水利用效率、氮素积累量均呈先增加后降低的趋势，氮素利用效率、氮收获指数、氮素吸收效率整体下降，氮肥偏生产力整体呈增加趋势，覆膜处理均能促进玉米生长、提高水分利用效率、增加地上部氮素积累量，其中普通黑膜的提升效果最优。在W2灌水定额处理下，覆膜B、O、D的产量较不覆膜处理分别提高30.62%、22.51%和14.86%，水分利用效率分别提高35.53%、27.33%和17.40%，成熟期玉米总氮素积累量较不覆膜处理分别增加35.44%、24.44%、11.52%。各关键指标最优处理为：氮素利用效率（W1O，0.54 kg/kg）、氮收获指数（W1N，0.55 kg/kg）、氮素吸收效率（W1N，2.37 kg/kg）、氮肥偏生产力（W2B，62.53 kg/kg）。综合来看，W2B处理表现最优，其株高、茎粗、叶面积指数、地上部干物质积累量、产量及水分利用效率分别为348.9 cm、288.66 mm、3.78、493.06 g/株、18 759.92 kg/hm²、38.60 kg/m³，较其余处理分别提高3.48%~12.96%、3.67%~19.32%、1.07%~23.88%、5.49%~77.36%、5.2%~38.78%、6.44%~35.52%。经主成分分析综合评价，推荐宁夏石嘴山地区膜下滴灌玉米采取普通黑膜和灌水定额为270 m³/hm²的组合栽培模式。

为探究渗灌和滴灌下有机水溶肥施用对设施番茄生长、产量和品质的提升效果，设置渗灌(S)和滴灌(D)2种灌溉方式，2种有机水溶肥碳酶海藻膨果100(F1)和膨果100%(F2)，3个施肥水平150(N1)、225(N2)、300 kg/hm²(N3)以及2个对照(SCK，DCK)，共14个处理，研究不同处理对番茄株高、茎粗、叶面积指数(LAI)、叶绿素相对含量(SPAD值)、产量及品质的影响。结果表明，N2施肥水平下番茄的生长和品质指标优于其他施肥处理。SF2N2处理显著提升番茄的品质，SF2N2处理单果质量、维生素C、番茄红素、可溶性糖、糖酸较SCK处理分别提高26.98%、73.86%、104.25%、50.42%、95.08%，硝酸盐含量处在合理范围内，可滴定酸较SCK处理降低22.81%。灌溉方式和施肥水平相同的条件下，F2有机水溶肥对番茄各指标的提升效果优于F1，F2有机水溶肥比F1产量提高16.74%~21.39%。其他条件一致时，渗灌方式下的产量和WUE高于滴灌，在节水、增产和提升品质方面表现更优。研究结果可为山西地区设施番茄种植提供节水的灌溉方式和合理的施肥方案。

明确土壤盐渍化和地下水埋深时空变化特征是指导灌区盐渍化防控、优化用水策略的重要依据。以宁夏典型灌区-青铜峡灌区下游区域为研究对象，采用地学统计和GIS相结合的方法对2017年、2024年0~20 cm土壤盐渍化和2016-2023年地下水埋深的时空变化特征及其对应关系进行研究。结果表明：2017年研究区0~20 cm盐渍化土壤占比高达97.34%，其中、重度盐渍化区域土壤占比高达70.45%，由西南向东北呈贯穿式分布；2024年研究区0~20 cm轻度及以下盐渍化土壤占比由2017年的31.55%提升至68.51%，中、重度盐渍化土壤由70.45%降至31.56%。2024年土壤盐分重度表聚（集中分布在0~10 cm），0~10 cm土壤盐分主要以氯化盐和硫酸盐的形式存在，碳酸根离子是土壤碱化的主要贡献离子。2016-2023年以来研究区年均地下水埋深呈不断增大趋势，2023年年均地下水埋深为2.82 m，比2016年增大了0.34 m；2016-2023年年内中各月的地下水埋深变化特征均符合灌溉型。从空间上看，2016-2023年以来研究区浅层地下水埋深不断增大，各年度内研究区浅层地下水埋深由西南向东北递减，由东南向西北递增。统计分析得出研究区中度盐渍化发生的地下水埋深临界阈值为2.16 m，轻度盐渍化发生的地下水埋深的临界阈值为2.64 m。该研究结果可为青铜峡灌区下游盐渍化土壤分级定向调控以及地下水埋深合理阈值确定提供科学依据。

月牙泉是敦煌生态“健康状况”的晴雨表，加强月牙泉科学保护和综合治理，是改善敦煌地区生态环境，推进敦煌文化保护与传承的重要举措。基于地下水下降成因与对策分析，结合渗水试验研究，提出以“河道渗水场+地下水限采”为核心的补水方案。通过构建区域补渗水系统，逐步恢复月牙泉的自然形态与生态功能，为干旱地区名泉保护提供可借鉴的技术范式。

理解降雨事件中不同水分管理模式农田氮素的垂向迁移规律，对于脆弱岩溶农业生态系统的水污染防治至关重要。以桂林市会仙湿地岩溶农业区为研究对象，开展原位监测与相关性分析，对比研究了旱作与稻田降雨事件中土壤溶液氮素（氨氮NH {}_{\mathrm{4}}^{+}-N、硝酸盐氮NO {}_{\mathrm{3}}^{-}-N、总氮TN）的时空动态，采用皮尔逊相关性分析了土壤溶液氮素与降雨特征、地下水位的关系。结果表明，氮素迁移转化在两种耕作模式中存在显著差异：旱作条件下，降雨淋溶导致NO {}_{\mathrm{3}}^{-}-N在60 cm土层显著累积（峰值：41.138 mg/L）并快速淋溶至地下水，驱动氮素向深层土壤中迁移；淹水系统中，受地下水位波动引发的氧化还原界面位移影响，雨后NO {}_{\mathrm{3}}^{-}-N在深层土壤富集（NO {}_{\mathrm{3}}^{-}-N占TN比例高达80.78%），易引发地下水突发性污染。结论表明，岩溶区农业区域60~100 cm土层可作为氮素转化迁移的关键缓冲带，应优化灌溉施肥时序，尽量避开降雨高峰从而减少土壤养分流失。

在稻田生态系统中，侧向渗漏是氮素迁移的关键水文路径，不仅直接影响农田养分利用效率，更是引发农田面源污染的重要途径。为系统解析灌排管理对氮素侧渗这一过程的影响机制，研究采取对比实验设计，分别设置了控制灌溉+明沟控排、控制灌溉+明沟自排、浅湿灌溉+明沟控排以及浅湿灌溉+明沟自排4种处理，通过监测稻田-田埂区域不同深度土壤溶液氮素浓度，解析了灌排调控对稻田-田埂系统内氮素分布的影响。研究结果表明：相较浅湿灌溉与自由排水的组合模式，控制灌溉与控制排水组合使田埂0~20 cm的土层土壤溶液总氮、硝态氮浓度显著下降，而对铵态氮没有明显影响；在控制灌溉驱动下，稻田田埂土壤氮素呈现有限的向下迁移趋势，控制灌溉使田埂土壤溶液总氮和硝态氮的富集峰值从浅湿灌溉的表层（0~10 cm）转移至深层（10~20 cm），其余各处理及不同深度田埂土壤氮素未发生明显的垂向迁移。进一步相关分析揭示，稻田控制灌溉和沟道控制排水组合调控通过改变氮素迁移路径及转化环境，降低了稻田与田埂土壤总氮、铵态氮、硝态氮浓度间的正相关关系，其中对铵态氮浓度正相关性削弱力度最大，在部分时段逆转为负相关。综上，控制灌排策略在有效减少稻田氮素侧渗损失的同时，兼具增强田间固氮潜力与产生环境效益的双层优势。

为探究黄河流域旱作农田土壤湿度的时空变化趋势及气象驱动因素，以1992-2020年土壤湿度实测数据及气象站数据为基础，利用分段线性模型识别土壤湿度趋势变化的关键时间节点，采用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall趋势检验评估土壤湿度的变化趋势，通过相关性分析及多元标准回归模型定量评估降水、气温、风速、蒸散发量4个气象因子与土壤湿度变化之间的相关关系及贡献程度。结果显示：土壤湿度在2003年、2007年以及2011年共出现了3次趋势变化，表明该地区土壤湿度变化趋势明显；在各时间分段中，进一步表明土壤湿度的时空变化有明显的区域差异，且均与降水呈正相关，与气温、风速及蒸散发量呈负相关，其中与风速的相关系数绝对值在各时间分段上均低于0.24，相关性最弱；多元标准回归中71.84%的站点回归模型显著，96.55%的站点方程残差独立性检验趋势不显著，90.80%的站点方程残差正态性检验趋势不显著，说明4个气象因子在模型构建中均表现显著，与土壤湿度的时空变化关系密切。研究表明土壤湿度变化的主要影响因子是降水和气温；降水和蒸散发的相对贡献度最高，对土壤湿度的变化更敏感，响应程度更强烈；气温和风速的响应表现出较明显的东西部差异；风速会通过更复杂的机制，间接影响到土壤湿度的变化。

基于鄂西南典型（清江）流域1993-2022年10个气象站的逐日降水观测资料，采用重标极差分析（R/S）、非参数统计检验、小波变换及经验正交函数分解（EOF）等多种方法，系统分析了清江流域降水集中度（PCD）与降水集中期（PCP）的时空分布及其变化特征。结果表明：清江流域1993-2021年PCD波动幅度介于0.24~0.55之间，多年平均值为0.41，明显高于全国平均水平，呈缓慢递增的变化趋势；PCP的波动范围在15.1~21.2旬之间，多年平均值为18.5，年内降水多集中在6月中旬至7月下旬前后，呈缓慢递减的变化趋势；PCD和PCP的突变点分别出现在2020年和2001年左右；此外，PCP表现出明显的赫斯特现象（Hurst phenomenon），表明未来流域降水集中期预计将持续提前，降水集中程度将继续增强；清江流域PCD与PCP的第一模态空间分布型高度一致，均表现为上游与中下游地区呈相反的变化格局，这一特征揭示了流域地形对降水空间分异具有重要影响。

为研究淹水胁迫对水稻叶片衰老特性和产量的影响，以中稻“扬籼优418”为供试材料，2024年在试验测桶设置拔节期轻涝5 d（light waterlogging-5，LW-5）、中涝5 d（moderate waterlogging-5，MW-5）、重涝5 d（heavy waterlogging-5，HW-5）、轻涝7 d（light waterlogging-7，LW-7）、中涝7 d（moderate waterlogging-7，MW-7）、重涝7 d（heavy waterlogging-7，HW-7）和常规灌溉（CK）7个处理。测定不同处理组合下水稻拔节孕穗期、抽穗开花期和灌浆期水稻剑叶叶绿素含量、抗氧化酶活性（SOD、POD、CAT）、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、可溶性蛋白含量，成熟期单盆产量及其构成。结果表明，与CK相比，LW-5和LW-7处理抽穗开花期和灌浆期水稻剑叶的叶绿素含量、SOD、CAT活性、可溶性蛋白含量和成熟期穗质量、穗粒数、千粒质量及结实率差异不显著，其单盆产量维持在较高水平（62.61 g、62.58 g），说明轻涝不会加速水稻剑叶的衰老，从而稳定单盆产量。而其他水分胁迫处理会降低各监测时期水稻剑叶叶绿素含量、SOD、CAT活性、可溶性蛋白含量，明显提高MDA含量，使穗质量、穗粒数、千粒质量及结实率减少，最终降低产量。整体上，HW-5和HW-7处理明显加速水稻剑叶衰老，水稻产量分别较CK显著降低24.95%和55.06%，严重抑制水稻产量。拔节期轻涝对水稻剑叶叶绿素含量、抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量影响不显著，不会显著降低水稻产量。研究结果为应对水稻洪涝灾害和灌排管理提供理论依据。