优化灌溉管理是促进农业高水效与保障设施作物高效优质生产的关键。研究旨在评估WOFOST模型对不同灌溉条件下温室番茄生长模拟的适用性，为温室番茄精准灌溉管理提供技术支持。试验设计3种灌溉处理：充分灌溉（W1，灌水下限为田间持水率Fc的70%）、轻度亏缺灌溉（W2，灌水下限为Fc的65%）和重度亏缺灌溉（W3，灌水下限为Fc的55%）。通过实测数据，结合NLOPT优化算法与Logistic函数，进行了不同灌溉模式下的模型参数优化，并通过EFAST方法对优化参数进行敏感性分析。结果表明，W1和W2组的本地化参数对充分灌溉和轻度亏缺灌溉地上部干物质量TAGP的拟合效果较优，R2介于0.90和0.91，NRMSE介于0.11和0.12，但对重度亏缺灌溉的TAGP模拟较差（R2<0.8，NRMSE>0.2）。对于果实干物质量TWSO的模拟，W1和W2本地化参数组对3种水分条件下的TWSO模拟精度均高（R2>0.8，NRMSE<0.2）；而W3的本地化参数组仅对重度亏缺灌溉的TWSO模拟较好（R2=0.95，NRMSE=0.08）。对叶面积指数LAI的模拟中，W1和W2本地化参数组可适用于自身情景的模拟（0.83<R2<0.93；0.09<NRMSE<0.16），而W3本地化参数组仅对自身的LAI模拟较佳（R2=0.85，NRMSE=0.15）。总的来说，不同水分处理下的本地化参数组可按不同灌溉需求模拟温室番茄生长过程，为智慧农业发展提供技术支撑。

为提高农业灌溉用水定额合理性和实用性，在总结广西现行农业灌溉用水定额（2019年版）存在问题基础上，结合国家定额及相关规程规范的新要求开展广西农业灌溉用水定额修订，综合考虑自然条件、用水条件、工程条件、田间措施构建用水定额指标框架，补充20种农作物种类，局部调整定额分区，新增75%水文年型，调整用水定额统计界面位置；分析研究灌溉试验站、灌溉水有效利用系数测算的作物长系列灌溉用水规律以及各分区综合单位灌溉面积用水水平差异，提出不同水文年型、不同分区的净灌溉用水定额比例系数，提出不同分区规定位置以下灌溉水有效利用系数并在此基础上分级制定60种主要作物的灌溉用水定额先进值、通用值，建立了规定位置处与渠首、田间的灌溉用水定额换算通道，为计量设施配套不全、数据资料缺乏地区开展灌溉用水定额制定提供了方法借鉴。评估修订后用水定额在覆盖性、合理性、实用性、先进性等方面均有提升，同时提出了进一步完善用水定额修订方法的建议。

及时、准确地绘制作物分类地图是智慧灌区建设的重要基础，可为农作物生长监测、产量预测及农业生态环境评估提供关键数据支撑。深度学习模型在作物分类研究中表现出卓越的效果，但在处理时序遥感数据时仍存在一定局限性。基于Google Earth Pro软件、GEE 平台和geemap工具，生成了2020年河套灌区的作物分类地图，并对其精度和可靠性进行了评估。以该分类结果为标签，利用Sentinel-2图像生成了包含河套灌区5-10月72个波段的Sentinel-2数据集和6个波段的EVI数据集，比较了多种机器学习模型与深度学习模型在河套灌区的作物分类性能。研究结果表明，基于时序的深度学习方法（TFBS）取得了最佳分类精度，其mIoU、mprecision和mrecall分别达到0.872 2、0.924 7和0.926 0。在处理72个波段遥感影像数据集和EVI数据集时，基于时序的深度学习模型展现出较强的鲁棒性，而Unet模型在处理 EVI 数据时无法收敛，难以提取时序特征。研究表明：基于时序的深度学习模型具备更高的分类精度和显著的鲁棒性，为作物分类研究中的模型选择提供了参考。其分类结果也为河套灌区的农业管理提供了重要的技术支持与数据保障。

为探究不同灌水量下咸水结冰灌溉对土壤水热盐变化的影响，以重度盐碱地为研究对象，在内蒙古达拉特旗开展为期2 a的咸水结冰灌溉试验，试验设置不同的灌水梯度，灌水量分别为140 mm(T1)、180 mm(T2)、220 mm(T3)以及不灌水的对照组(CK)，地下水矿化度约为8~10 g/L，将黄河水与地下水进行混合，使其矿化度维持在3~5 g/L进行灌溉。通过对试验期内土壤含水率、土壤温度、八大离子等指标的检测，探究咸水结冰灌溉期间土壤水热盐的变化规律。结果表明次年土壤含水率随着灌水量的增加而增加；土壤保温效果与灌水量呈正相关，随着连续结冰灌溉年限的增加，土壤脱盐率逐渐增加。播种前0~20 cm土层含水率为57%~74%，相比于CK组提高了55%~66.1%。咸水结冰灌溉对于春季土壤脱盐具有积极作用，脱盐率T2（73.5%）>T1（68.05%）> T3（42.1%），CK组表现为积盐；黄河南岸灌区采用地下水进行咸水结冰灌溉时灌水量选择180 mm时能保证在土壤含水率与温度良好的基础上最大限度地降低土壤盐分。

为了去除农作物对雷达散射信号的影响，探究不同极化方式土壤后向散射系数与土壤墒情的响应关系，实现对冬小麦农田土壤墒情的精准监测，基于无人机MiniSAR多极化数据和多光谱数据，提出联合改进水云模型与BP神经网络反演土壤墒情的方法。首先利用植被覆盖度对水云模型进行改进，提取不同极化方式下的土壤后向散射系数，通过设置不同极化方式、极化差、极化比数据与归一化植被指数（NDVI）的多种组合模式，输入BP神经网络，构建冬小麦土壤墒情反演模型，并以河南省鹤壁市浚县中部的冬小麦种植区为试验区分析模型的预测效果。结果表明：相比于冬小麦土壤墒情线性回归模型，基于BP神经网络的土壤墒情反演模型精度更高，其中由改进水云模型计算得到的VV极化下的土壤后向散射系数、HH极化下的土壤后向散射系数以及两者的极化差、极化比组合输入BP神经网络得到的反演结果精度最高，R ²达到0.767，MAE为0.013 6 cm³/cm³，RMSE为0.017 6 cm³/cm³。表明联合改进水云模型与BP神经网络的冬小麦土壤墒情反演模型具有较高的反演精度，为准确监测冬小麦土壤墒情提供了一种新思路。

为研究天津市水资源现状与未来发展趋势，基于系统动力学理论将天津市水资源供需系统划分为人口、经济、环境、资源4个子系统，并根据变量间因果关系构建系统动力学模型进行模拟计算；分别使用2012-2019年、2020-2023年的数据进行模型调优与模型对比验证，验证期内各检验变量的相对误差绝对值均小于10%，表明所构建的模型能准确模拟天津市水资源供需关系。在此基础上设置现状延续情景（S₁）、经济优先情景（S₂）、环境优先情景（S₃）、开源节流情景（S₄）和综合发展情景（S₅）5种发展情景对未来天津市水资源状况进行预测。使用生态足迹法从水资源压力、水资源利用效率、发展协调性等角度对天津市水资源现状（2010-2023年）与不同情景下的未来状况（2024-2035年）进行量化评价。结果表明：2010-2023年天津市水资源状况长期处于危险状态，人均水资源生态盈亏常年处在赤字状态（多年均值为-0.199 hm²），水资源生态压力指数均值为3.37；未来发展中，不同情景下水资源生态压力指数均有所下降，进一步提高外调水量对缓解天津市水资源困境具有显著作用，但不合理的规划方案（如仅注重经济或盲目提高生态用水量）会导致水资源配置的失衡进而导致水资源安全程度降低；到2035年，现状趋势情景S₁和综合发展情景S₅的水资源生态压力指数分别为2.84和2.77，水资源生态足迹强度分别247.8和239.3 hm²/亿元，表明综合发展情景S₅兼顾水资源安全与经济发展，保障了天津市水资源的可持续性。

为揭示施加生物炭对土壤含水率、土壤结构和玉米籽粒灌浆过程的影响规律，以春玉米为供试作物进行田间定位试验。共设置BC0（0 t/hm²）、BC7.5（7.5 t/hm²）、BC15（15 t/hm²）和BC22.5（22.5 t/hm²） 4个生物炭施加量处理。结果表明：在一定范围内施加生物炭能够提高0~120 cm剖面土层的土壤含水率，但过量施加生物炭反而会减低土壤含水率；随生物炭施加量的增加，土壤容重呈下降趋势，孔隙度呈上升趋势；施加生物炭能够降低土壤固相体积分数，提高气相和液相体积分数，广义土壤结构指数（GSSI）随施炭量的增加而增大，土壤三相结构距离指数（STPSD）随施炭量的增加先减小后增大，均在BC7.5处理达到最优（94.94、7.92），同时土壤三相比偏离值R最小(11.21)，三相比最接近理想状态；与BC0处理相比，各施炭处理延长到达灌浆速率最大的时间1.341~1.783 d，最大灌浆速率降低1.416~2.168 g/d，平均灌浆速率提高0.081~0.124 g/d，灌浆活跃期增加5.703~7.347 d，灌浆有效期增加1.704~2.266 d；施加生物炭主要是通过提高春玉米各阶段的灌浆速率，延长各阶段的持续时间、灌浆活跃期和灌浆有效期，实现灌浆质量的提高。从经济效益和农业可持续发展的角度考虑，15 t/hm²是更为合理、有效的生物炭施加量。

土壤盐渍化是干旱半干旱灌区普遍存在的生态问题，准确掌握土壤盐度空间分布特征对农业生产与生态保护至关重要。以河套灌区为研究对象，基于Sentinel-1/2遥感数据，采用皮尔逊相关系数、岭回归系数和变量投影重要性分析3种变量优选方法，构建了反向传播神经网络（back propagation neural network，BPNN）、支持向量机（support vector machine，SVM）、随机森林（random forest，RF）和极端梯度提升（extreme gradient boosting，XGBoost）4种机器学习模型对土壤盐度（Soil salt cotent，SSC）进行定量反演，并运用Shaply加性解释方法（SHaply Additive exPlanations，SHAP）解析各输入变量对最优模型反演结果的影响，最终得到基于最优反演模型的河套灌区土壤盐度空间分布格局。结果表明：基于变量投影重要性分析的RF模型在土壤盐度反演中表现最优（R ²=0.88，RMSE=2.82 g/kg）；盐度指数SI-T、NDSI、Aster-SI以及雷达极化组合指数PCI3对最优模型反演结果影响最为显著，当土壤盐度较低时这些变量对反演结果呈负向影响，而当土壤盐度超过特定阈值后则转为正向影响；最优模型反演结果表明河套灌区土壤以中度盐渍土为主，重度盐渍土次之，非盐渍土与盐土分布相对有限。

探索黄河三角洲滨海滩涂微咸水与淡水联合灌溉对水稻生理生长特性及品质的影响。以‘圣香1826’为试验材料，设置主区为淡水灌溉（FI，全生育期均灌溉淡水）、微咸水-淡水联合灌溉（BFI，插秧后至分蘖前灌溉淡水，分蘖期至成熟期补灌微咸水）2种灌溉制度；裂区为5种施肥方式T1（常规施肥，当地习惯施肥N 300 kg/hm²）、T2（减N20%，N240 kg/hm²）、T3（减N20%，穗肥增施K，N240 kg/hm²+K36 kg/hm²）、T4（减N20%，蘖肥增施Ca，N240 kg/hm²+Ca18 kg/hm²）、T5（减N20%增施K和Ca，N240 kg/hm²+K36 kg/hm²+Ca 18 kg/hm²）。结果表明，BFIT5处理可以显著的延长水稻的营养生长期与生殖生长期，Ca肥补施，使水稻植株Na⁺含量降低24.35%（P<0.05）、K⁺含量提高20.20%、Na⁺/K⁺降低、过氧化氢酶（CAT）含量升高13.06%、脯氨酸（Pro）含量升高20.69%、可溶性糖含量升高了9.19%，提高了植株的抗性；BFIT5处理使水稻的有效穗数提高30.1%、穗总粒数提高7.2%、穗实粒数提高38.2%、结实率提高28.9%、产量提高38.2%、稻米的食味值增加6、崩解值升高、消减值降低、蒸煮品质升高。在分蘖期开始浇灌微咸水，且减少常规施氮量的20%、增施K和Ca肥，节约稻田用淡水的同时提高了微咸水资源的利用效率，具有重要的实践意义。

为研究渠道衬砌对渠系水利用系数的影响，在考斯加科夫公式积分的基础上，考虑衬砌影响推导出改进的渠道水利用系数公式。以甘肃省盈科灌区为例，根据实测资料设置了6种不同的衬砌情景，利用改进公式模拟计算了典型渠道各情景的渠道水利用系数及渠系水利用系数。改进公式表明：渠道水利用系数与渠道衬砌率呈幂指数关系；衬砌上游段比衬砌下游段的输水损失小，渠道水利用系数大。灌区计算结果表明：不同衬砌形式中折减系数小的混凝土衬砌形式，渠系水利用系数更大；随着灌区渠道衬砌率的提高，渠系水利用系数平均增长率为23％；当三级渠道全部衬砌时，渠系水利用系数达到0.917；若只有单级渠道衬砌，斗渠衬砌时渠系水利用系数最大，虽然干渠衬砌时渠道水利用系数增长量最大，但典型渠道中干渠渠道长度最长，衬砌的资金量也大，故衬砌优先选择斗渠。

西北地区独特的地理和气候条件使得该地区干旱频发，明确干旱演变特征对于区域防灾减灾具有重要意义。此外，在季节尺度上，干旱对植被的影响及周期性研究相对较少。鉴于此，选用标准化降水蒸散指数（SPEI）表征气象干旱，基于连续小波变换和旋转经验正交函数（REOF），研究1961-2020年中国西北地区季节尺度干旱演变规律特征，并利用Pearson相关性分析、交叉小波和小波相干分析1982-2020年归一化植被指数（NDVI）对SPEI的响应。结果表明：①REOF将研究区干湿状况分为4个亚区，空间分布上具有一定差异；干湿突变年存在明显的季节性差异。②在季节尺度上SPEI具有明显的周期性，震荡周期的发生时段集中在1991-2001年间，但周期长度不同。③干旱发生频率具有明显的季节性和地域性，季节上，夏季＞春季＞秋季；干旱程度上，中度＞轻度＞重度＞极端。④季节干旱均严重影响西北地区植被生长，超过50%的地区SPEI与NDVI呈正相关关系，通过小波相干和交叉小波分析了SPEI和NDVI的变化关系，二者具有明显的年际变化周期性。

简述了不同的河流生态流量计算方法，认为河流水文情势是河流生态系统的驱动力，具有明显的区域差异特性，不同区域的生态流量计算方法应具备区域适应性。为提出更加适应区域水文情势的生态流量计算方法，以江西省乐安河为例，在分析南方山区河流水文情势的基础上，采用6种常用的基于水文情势确定生态流量的水文学方法计算逐月生态流量。对比分析6种方法的优劣，并采用保障程度和偏差系数分析核定河流的适宜生态流量，研究提出南方山区河流生态流量计算在3-7月采用7Q10法，其他月份采用Texas法，其计算结果更符合南方山区河流的水文情势。

气候—生态—水文综合分区是自然地理学与资源环境科学交叉领域的重要研究方向，有助于揭示不同区域在气候变化、生态演替和水文过程中的相互作用。单一因素的分区方法无法有效反映各个要素之间的协同效应及其对环境系统的综合影响。因此，基于1960-2020年降水与气温、土地利用、植被类型、NDVI、土壤类型和DEM等指标，采用K?ppen气候分类和K-means聚类分析，将气候、生态、水文等多种要素有机结合，构建了黄河流域气候—生态—水文综合分区评价指标体系。结果表明：基于K?ppen气候分类标准，黄河流域可划分为源区极地带、中部干带、中部冷温带以及东部冷温带4个一级气候区。综合土地利用、植被类型、NDVI、土壤类型、DEM等指标，采用K-means聚类，黄河流域可分为7个生态二级分区。基于DEM和水系，采用流域分割法，可得到72个水文一级区。将黄河流域气候分区、生态分区和水文分区进行叠加，最终得到18个气候—生态—水文综合分区。黄河流域气候—生态—水文综合分区不仅揭示了自然环境的本底规律，还为生态环境保护提供了科学方案。

为了对四川省主要河段的水质状况和时空分布特征进行系统分析，基于2021年四川省内86个水质断面的监测数据，采用综合水质标识指数进行水质评价，比较平均系数法、变异系数法和熵值赋权法3种赋权方法的评价结果，对岷江、沱江进行水质的空间特征分析。结果显示，2021年全省断面全部是Ⅰ~Ⅱ类水，总体水质为优。年内水质的特征是：6月份出现Ⅳ类水断面，其污染指标是氨氮和高锰酸盐指数，其余月份只有少量Ⅲ类水断面。岷江上游断面WQI为1.48，下游断面WQI值为2.15；沱江的水质断面WQI值在2.08~2.32间波动。可以得出结论：四川省2021年全省水质良好，表明近年的水环境治理成果显著，但夏季时仍有超标断面；河流在流经大型城市后污染物含量会明显升高，下游断面WQI值随之上升，流动过程中污染物会衰减，两者共同影响着河流水质的空间分布。

为探讨工业固体废弃物粉煤灰施用对土壤肥力的影响，采用Meta分析方法对截至2024年的相关文献进行了检索，综合分析了粉煤灰施加量、施加方式、配施物质等因素对土壤理化性质的影响。结果显示：①粉煤灰施用可显著提升土壤的田间持水量、有效养分以及孔隙度，降低受施土壤的容重，其中质量分数大于10%的粉煤灰施用量更有利于土壤田间持水量、有效磷、孔隙度的提高和容重的降低，田间持水量、有效磷、孔隙度分别提高20.9%、144.1%、18.1%，容重降低19.8%，但不利于土壤有效氮含量的提高。②单独施用粉煤灰更有利于土壤孔隙度提高和容重降低。具体而言，孔隙度增加了12.8%，土壤容重降低了7.9%；与有机物料配施相比在提升土壤肥力方面更有优势。③粉煤灰的施用效果受土壤pH和质地影响，酸性土壤中施加粉煤灰更利于有效养分的提升，中性土壤更利于孔隙度的提升和容重的下降；在砂土中施加粉煤灰更利于有效养分的提升，在黏土中更利于孔隙度的提升和容重的下降。综上所述，固体废弃物粉煤灰可作为低产土壤肥力提升的改良剂，综合提升土壤肥力，与有机物料配施对酸性砂土的有效养分含量有较大的提升效果；中性黏土中单独添加10%以上的粉煤灰可改善孔隙结构。

华北平原为我国重要的粮食生产基地，精准预测华北平原土壤有机碳密度（Soil organic carbon density, SOCD）的空间分布变化，对于维护区域粮食安全及推动可持续发展具有重要意义。数字土壤制图（Digital Soil Mapping, DSM）作为一种有效的手段，通过选择合适的协变量能够有效地模拟土壤有机碳密度的空间分布。以华北平原为研究区域，采用支持向量机模型（SVM）、XGBoost模型和随机森林模型（RF）分别进行建模，综合多源环境变量作为输入因子，探明SOCD的空间分布特征，同时引入物候变量补充损失的气候信息以及气候特征，探究物候变量对SOCD空间分布预测的影响程度。结果表明：地表温度类变量是影响该地区SOCD空间分布的关键因素。引入物候变量后，SVM、XGBoost和RF模型预测精度均呈现上升趋势，其中RF模型精度提升约12%，XGBoost提升约16.4%，SVM提升约12.2%。引入物候变量改进的RF模型的预测精度最高，R2为0.475。从SOCD的空间分布特征来看，呈现南部、北部较高，中、东部较低的趋势，南部的SOCD含量最为集中。该研究突出了物候变量对土壤有机碳密度含量空间分布的显著影响，并为未来研究提供了新的视角与方法。

探讨气候变化对宁夏引黄灌区春小麦灌溉需水量的影响。利用本地化处理后的WOFOST模型及优化后的CMIP6数据建立未来宁夏引黄灌区春小麦生长模型，通过模型模拟结果和气候土壤条件分析灌溉用水需求变化并对影响因素进行分析。降水量在研究区有明显的南高北低、东高西低的空间分布，在SSP126、SSP245和SSP585模式下平均月净降水量分别为惠农、惠农和银川最高，分别为0.025、0.351和0.410 mm；由于蒸发量的增加导致降低了未来夏季有效降水量；春小麦生育期所需的灌溉量随碳排放量的增加而增大，在SSP126、SSP245和SSP585情景下，分别为460~520、480~560和410~590 mm；各试验站春小麦生育期灌溉需水量整体波动幅度随碳排放量的增加而增大；预计宁夏引黄灌区SSP585春小麦未来总灌溉需水量为2.05~2.69 亿m³；春小麦灌溉需水量与生育期内平均风速、平均最高温、平均辐射量、土表总蒸发和作物总蒸腾呈显著正相关关系，与生育期内降水量呈显著负相关关系，其中受作物总蒸腾影响最大，相关性指数达0.81。气候变化导致的气象因素变化将对春小麦生育期灌溉需水量变化起较大影响，远期有增加趋势且总体随碳排放量的增加而增加。

生态流量是保障流域水生态环境可持续发展的重要指标。为科学确定大渡河的生态流量，基于大渡河泸定站1993-2022年实测日流量资料，采用Tennant法、枯水频率法、月保证率法等8种水文学法计算大渡河泸定站生态流量值，并建立基于偏差指数和满足率的综合指数评价各方法的适宜性。结果表明：①大渡河泸定站径流变化呈现不显著的增加趋势，水文情势变化较低，径流序列一致性较好；②各水文学法计算生态流量评价结果各有优劣，月保证率法和变化范围分析法（RVA法）的综合指数最高，水文节律表现较好，推荐月保证率法和RVA法作为大渡河泸定站的生态流量计算方法。③月保证率法推荐的生态流量最小值为167.1 m3/s，最大值为1 942 m3/s，均值为801.8 m3/s；RVA法推荐生态流量最小值为161.9 m3/s，最大值为1 217 m3/s，均值为549.6 m3/s。

为探究微喷灌常用布置形式在不同土壤条件下对实际含水量分布和灌溉均匀度的影响，采用试验的方式，选取黄绵土、黄麻土、黑垆土3种黄土高原典型耕作土壤为研究对象，测定在1.30、1.35和1.40 g/cm³土壤容重条件下的土壤水吸力与土壤含水率的关系，并通过一维入渗试验获得土壤入渗参数，同时设置3种微喷灌布置形式，测定土壤含水率的实际分布情况与均匀系数，提出3种土壤适宜的微喷灌布置形式。结果表明：黄麻土有3种土壤中最强的持水性能；相同土壤中，土壤的持水能力与容重为负相关关系；黄麻土具有最慢的湿润锋迁移速率和最大的水分入渗累积量；黄绵土具有最快的湿润锋运移速率和最小的水分入渗累积量；3种土壤类型下的累计入渗量和时间的关系可以用Kostiakov模型精准拟合；黄麻土中，正三角形布置能够获得最佳的灌溉均匀性；在黑垆土和黄绵土中，正方形布置能够得到最佳的灌溉均匀效果。

为探究基于公共天气预报的风险灌溉对水稻生长的影响及相应的节水潜力，探索水稻风险灌溉知识图谱实现方法以服务于智慧灌溉决策。研究开展了基于天气预报的风险灌溉策略下的水稻测坑试验，探讨了基于“浅水勤灌”的常规灌溉和两种风险灌溉策略（低风险和高风险）对水稻耗水特性、产量效果及水分生产率的影响，并利用Neo4j图数据库构建了灌溉决策知识图谱。结果表明：与常规灌溉相比，低风险和高风险灌溉策略分别节约了50.40 mm和84.35 mm的灌水量，田间节水率分别为16.05%和26.86%，减产率分别为0.88%和1.19%，有效提高了水分利用效率；构建的灌溉决策知识图谱能够辅助管理人员进行有效地检索和灌溉策略查询，为实现田间水分的智慧管理奠定了基础。研究结果可为水稻节水灌溉和智能化灌溉系统的开发提供新思路和新技术。

当前明渠自动化控制研究多以单渠池或串联多渠池为研究对象，而忽视了灌溉渠系中多级渠道间的水力耦合影响，难以保证灌溉输水效率及公平性。作者曾为小规模分岔灌溉渠系提出了一种基于交替方向乘子法的分布式模型预测控制算法，即ADMM-DMPC算法。为检验该算法的可扩展性和控制效果，以湖北省漳河灌区的大规模三级树状灌溉渠系为测试算例，并与工程实践中常用的经典PI复合控制及传统人工控制结果进行对比。结果显示，当控制对象的规模和复杂性大幅度扩展时，ADMM-DMPC算法仍能保证各级渠道各渠池各控制点水位均在安全范围内小偏差波动，且水位降速满足安全限制，控制性能远胜于经典PI复合控制和传统人工控制。充分证明了ADMM-DMPC算法在大型灌区多级树状灌溉渠系水力调控上的可行性和优势，在精准灌溉和灌区现代化方面有较强潜力。

为了探明深层微润灌对果树根系分布及根系吸水的影响，以微润灌水器的埋深和长度为控制因子，其中灌水器埋深（D）设置为10 cm和20 cm两个水平，灌水器长度（L）设置为30、40、50 cm三个水平，地面灌溉为对照，共7个处理，探讨了不同处理对土壤水分分布及根系分布的影响，并构建根系吸水模型，分析不同处理对根系吸水的影响，同时采用相关性分析法分析了土壤水分与根长密度及根系吸水速率的相关性。结果表明，深层微润灌下土壤水分以微润灌水器为中心向四周扩散，形成近似于椭圆形的高水区域；而地面灌溉土壤水分随深度的增加呈现逐渐减小的趋势。深层微润灌与地面灌溉下根长密度及根系吸水速率在垂直方向上均随深度的增加呈现先升高后降低的趋势，但深层微润灌在20~80 cm 的中深层土壤中根长密度随水平距离的增加呈现先升高后降低的趋势，其最大值出现在60 cm处。其中D20L40和D20L50灌水处理在20~80 cm中深层的土壤含水量高于地面灌溉14.13%、14.64%；根长密度高值区覆盖面积超过地面灌溉80.07%、86.92%；且根系吸水速率高于地面灌溉13.91%、23.90%。相关性分析结果表明，D20L50处理下土壤水分、根长密度及根系吸水速率之间存在着极强的相关关系，其Pearson相关系数最大。D20L50处理下的土壤水分分布与果树根系分布情况匹配度最高， D20L50处理为最优灌水处理。

针对黄淮海平原冬小麦生产中水资源短缺和氮肥低效利用问题，基于1961-2014年气象、土壤及田间管理资料，将黄淮海平原冬小麦种植区划分为6个研究亚区，并细分为613个模拟单元，构建并校准了区域化DSSAT模型，结合遗传算法，系统优化了不同水文年型下的水氮管理方案。结果表明，在典型湿润年、平水年和干旱年下，最佳灌水总量分别为945、1 181和1 830 m³/hm²，最佳施氮量集中在170~190 kg/hm²，平均产量分别为6 385、6 384和6 073 kg/hm²，平均水分利用效率为1.94、1.94和1.64 kg/m³，平均氮肥偏生产力为37.5、36.8和35.3 kg/kg。在此基础上，提炼出的18种典型水文年型和研究亚区的最优水氮组合方案，实现了冬小麦返青、拔节、灌浆等关键期的精准水氮配置。研究所提出的优化方案在不同水文情景下兼顾黄淮海平原冬小麦高产、高效和节水节氮，为区域精准灌溉与施肥提供了科学决策依据。

目前WOFOST模型的物候模块并不能准确地模拟水分胁迫下作物的物候发展，进一步影响了水分胁迫下产量预测的精度。利用气象数据、作物参数以及实测的作物物候信息重建玉米的物候发展序列，修改WOFOST模型中的物候子模块以实现强迫法同化物候，基于2022年武汉大学灌排场的夏玉米试验数据来验证同化物候的WOFOST模型对于水分胁迫下的玉米生长模拟性能的影响。结果表明：同化玉米全生育期物候信息后，WOFOST模型模拟的叶面积指数、地上干物质重以及贮藏器官干物质重的RMSE和NRMSE分别下降了0.14 m²/m²、37.92 kg/hm²、832 kg/hm²和7.71%、0.57%、13.47%。研究为同化作物物候信息、提高WOFOST模型模拟胁迫条件下作物生长的精度提供了一个新思路。

水土资源是维持内陆干旱区绿洲稳定和可持续发展的关键要素，而水资源承载力又是支撑不同历史时期绿洲规模的重要变量。通过采用空间诺伦兹曲线、最大容量概念模型、绿洲水热平衡方程等方法揭示了新疆各流域绿洲发展现状、承载力与稳定性。结果表明：研究区整体基尼系数较高，绿洲面积比值与非农业用水之间匹配程度较差，80%的流域处于轻度与中度开发中，以农耕型流域为主，90%的流域非农业用水在40%以下，城镇化率较低，发展相对迟缓。研究区各流域绿洲面积超载现象严重，以北疆居首的绿洲稳定性呈失稳的态势，整体已不具备开发潜力，各流域目前需要靠跨流域调水维持现状。研究成果为政府管理部门制定合理的绿洲发展规划提供决策依据。

灌溉排水是盐碱地改良利用的基础性措施，它通过降低土壤盐分、改善土壤理化性质、促进土壤微生物活动等方式，为盐碱地可持续发展与生态恢复提供有效保障。基于CiteSpace软件对1992-2024年国内外关于灌溉排水改良盐碱地研究领域的文献进行可视化分析。结果表明：该领域发文量总体呈攀升趋势，发文较多的期刊有《Agricultural Water Management》、《农业工程学报》、《灌溉排水学报》等，发文较多的国家有中国、美国、澳大利亚等，其中我国在该领域的影响较为显著。当前该领域在暗管排水排盐、微咸水灌溉、滴灌控盐等方向较为活跃，未来将朝着精准控盐技术创新优化、综合改良体系构建等方向发展，以深入应对极端气候精准控盐挑战，并探索生态水文控盐技术等新型改良措施，助力盐碱地改良与土地生态的永续发展。

溶解性有机碳（DOC）是碳循环的重要组成部分，而总氮（TN）浓度是表征氮素循环的关键要指标，DOC与TN在沿海排水沟中的分布特征直接影响沿海农业环境的质量。研究通过对江苏沿海垦区典型排水沟系水体DOC和TN浓度变化及其影响因子进行系统研究，揭示了不同级别排水沟道中的碳氮分布特征。结果表明，北八滩排水沟系DOC和TN浓度变化范围分别为3.90~18.36 mg/L和2.32~7.10 mg/L，沟系水体DOC和TN浓度呈现明显的空间分布规律，不同沟道级别DOC和TN浓度顺序为：斗沟>支沟>干沟，污染物浓度自内陆向海岸段呈现先升后降的变化趋势。DOC与TN浓度呈显著正相关，表明两者具有相似的污染来源和汇流路径。此外，环境因子如温度（T）、溶解氧（DO）、电导率（EC）等对水体碳氮浓度的变化具有显著影响，特别是咸淡水交汇区的盐分变化对DOC和TN的消纳过程起到关键作用。本研究为垦区农业面源污染防治和滩涂生态环境保护提供了理论依据，并为进一步提升排水沟系的环境管理提出了参考建议。

探究黄河泥沙配施改良剂对滨海盐碱地土壤水盐运移规律及冬小麦产量的影响，为黄河三角洲盐碱地改良提供科学依据。通过田间裂区试验，设置6种处理（T1：不施泥沙、不施改良剂；T2：单施有机肥；T3：单施碱性土壤调理剂；ST1：单施泥沙；ST2：泥沙配施有机肥；ST3：泥沙配施调理剂），分析土壤水盐动态、冬小麦生长指标及产量变化。泥沙配施改良剂显著改善土壤水盐分布：与T1相比，ST3处理0~20 cm土层电导率降低27.93%，20~40 cm土壤含水率提高5.30%，钠吸附比（SAR）和pH分别下降32.19%和2.49%。冬小麦产量表现为ST3（8.53×10³ kg/hm2）>ST2（8.30×10³ kg/hm2）>T3（7.90×10³ kg/hm2），其中ST3处理较T1增产25.07%。相关性分析表明，产量与土壤盐分、pH及SAR呈显著负相关（p<0.05），与穗数呈极显著正相关（r=0.948）。引黄泥沙与碱性土壤调理剂协同施用（ST3）通过优化土壤结构、增强盐分淋洗及调控离子平衡，显著降低盐碱胁迫，是黄河三角洲滨海盐碱地改良及冬小麦增产的可行方案。

为了综合评价微灌过滤器的性能并实现优选，提出了一种基于层次分析法-熵权法的微灌过滤器模糊综合评价模型。从过滤器的额定性能、工作性能、过滤水质性能和价格4个层面选取了11个评价指标，构建了分层次的评价指标体系。分别采用层次分析法和熵权法，以主、客观组合赋权的方式确定指标权重，运用模糊综合评价法，得到各种微灌过滤器的评级。以4种常见的单体微灌过滤器和2种组合过滤器为例，运用构建的模型进行综合评价。结果表明，在常见灌溉水质与过滤流量20 m³/h工况条件下，砂石过滤器的评价结果为“较差”，离心过滤器的评价结果为“一般”，网式过滤器的评价结果为“一般”，叠片过滤器的评价结果为“较好”，砂石+网式组合过滤器的评价结果为“较好”，离心+网式组合过滤器的评价结果为“较好”。基于层次分析法和熵权法相结合确定权重的微灌过滤器模糊综合评价模型，综合考虑过滤器4个层面的性能进行评价，相较于单一根据经验或流量来选型，评价结果更客观合理，可为微灌过滤器的选型提供科学指导。

根据吉林省28个气象站1970-2019年逐日气象数据，利用Penman-Monteith法计算潜在蒸散，探讨吉林省“蒸发悖论”时空特征，并利用去趋势法量化分析成因。结果显示：①年平均状态下，水汽压差和气温的正贡献大于风速和日照时数负贡献，抑制吉林省“蒸发悖论”的发生。空间上，悖论现象呈西多东少特征，风速的负贡献驱动悖论发生，水汽压差正贡献抑制悖论出现。②四季间，夏季存在明显“蒸发悖论”，其他季节悖论并不明显。空间上，春季“蒸发悖论”呈东、西部多，中部少特征，其他季节“蒸发悖论”主要出现在西部地区。③风速负贡献是春、秋、冬3个季节“蒸发悖论”现象发生的主要驱动因素，夏季悖论现象主要由日照时数负贡献驱动。研究结果将有助于加深对气候变化背景下研究区水循环过程的理解，并为合理开发水资源提供科学参考。

农作物种植空间分布、需水量统计以及旱涝灾害影响之间的递进式研究对现代农业调控体系具有重要的意义。构建多源遥感数据协同的分类模型，提取五化灌区早稻和晚稻高精度种植面积信息，解析2019-2023年5 a间早、晚稻生育期内作物耗水量及水分盈亏指数（CWSDI）的时间动态特征，定量评估双季稻不同生育阶段的旱涝水分胁迫风险。结果表明，五化灌区早稻与晚稻的种植面积存在差异，早稻需水量高峰出现在分蘖-拔节期，晚稻需水峰值在孕穗-抽穗期，晚稻逐日作物需水量（ET _c）小于早稻。5 a期间，早稻ET _c的低谷年为2019年，受台风频繁降水影响；晚稻ET _c峰值年为2022年，与当年秋季高温干旱对应。2019-2023年早稻、晚稻逐日平均水分盈亏指数分别为0.80和0.04，CWSDI时间序列变化说明该地区极端降水事件集中发生在早晚稻的黄熟期。早稻生育期重旱和重涝占旱灾和涝灾的比重分别为64.6%和86.4%，说明早稻易受干旱-洪涝双重胁迫影响；晚稻生育期干旱发生频率比早稻提高6%，且重旱占比达75.9%，显示晚稻生育期面临更严峻的缺水风险。涝灾在短时间内集中发生，但整体持续时间较短；水分盈亏指数整体为正但干旱发生频率更高。

为阐明华北平原冬小麦蒸散发（ET）的多时间尺度特征及其驱动机制，基于2017-2018年涡度相关系统与气象观测数据，系统揭示了ET在多时间尺度上的动态规律与驱动机制演变，突出了尺度依赖效应的研究创新。在小时尺度上，ET呈显著单峰型日变化，峰值出现在13∶00-14∶00，夜间趋于零。不同生育阶段均保持倒“U”形格局，其中抽穗-拔节期日均ET最高，显著高于返青-拔节期。在日尺度上，ET随生育进程逐步上升，从出苗-返青期的0.50 mm/d增至乳熟-成熟期的5.10 mm/d，表现出明显的生育阶段依赖性。在月尺度上，ET累积量呈现显著季节性差异，5月达到峰值（2017年170.0 mm，2018年135.0 mm），1月为谷值（2017年7.1 mm，2018年2.9 mm），反映年内气候与物候的综合调控。ET的主导环境因子随尺度与生育期动态转换：日尺度受VPD和Rn主导（r=0.88），月尺度则更多体现Rn的累积效应（r=0.72）。生育期内驱动机制亦发生阶段性演变：出苗-返青期由Rn、Ta与VPD协同作用；拔节-抽穗期以Rn与VPD为主；抽穗-灌浆期VPD贡献最大；灌浆后重新回归Rn主导模式，而Rn在全生育期均保持极显著正相关。该研究揭示了蒸散发过程的尺度依赖性与驱动机制的动态转变规律，为发展精确的农田耗水估算模型与智慧节水灌溉制度提供了坚实的理论支撑。

为研究不同气候条件和水分管理对稻田CO₂净通量的影响，利用开顶式气室（OTC）进行田间试验。试验分别在控制灌溉（CI）和淹水灌溉（FI）条件下设置升高CO₂浓度200×10^-6（CCO和FCO）、升高CO₂浓度200×10^-6加升高温度2 ℃（CCOT和FCOT）、背景大气环境（CCK和 FCK）3种气候条件，共6种处理。结果表明：各处理的稻田CO₂净通量变化特征基本一致，均呈现先增大后减小的趋势，在拔节孕穗期和乳熟期达到峰值。CCO处理稻田CO₂吸收速率较CCK处理增加10.40%~40.78%，CCOT处理增加了分蘖期、拔节孕穗期和乳熟期的稻田CO₂吸收速率，减少了抽穗开花期和黄熟期的稻田CO₂吸收。FCO处理稻田CO₂吸收速率较FCK处理增加1.19%~52.01%，FCOT处理较FCK处理增加8.63%~121.88%。CO处理在控制灌溉和淹水灌溉条件下均增大了稻田CO₂吸收速率，COT处理对稻田CO₂净通量的作用因水分管理模式和水稻生育期存在差异，淹水灌溉稻田CO₂的吸收能力显著提升。在每个典型日几乎都观测到CCO和CCOT处理稻田CO₂净吸收能力在日尺度上的增强，各时期的控制灌溉稻田和生长前期的淹水灌溉稻田在CO处理下具有最大的日平均CO₂净吸收速率，生长后期的淹水灌溉稻田在COT处理下CO₂吸收能力更强。研究表明，大气CO₂浓度和温度升高对稻田CO₂净通量的影响因生育时期存在差异，节水灌溉可能会减弱气候变化对稻田“碳汇”能力的正向效应。

为构建更加契合云南地区气候与地形条件的干旱指数，在传统温度-植被-降雨干旱指数（TVPDI）基础上，引入LAI和LST-T参数，构建了改进型干旱指数ITVPDI，并以云南省2001-2020年遥感与气象数据为基础，分析其干旱时空演变特征与发生频率。结果表明：ITVPDI与SIF和MI的相关系数分别达0.52和0.48，显著优于TVPDI；云南春季与冬季干旱最为严重，多年均ITVPDI分别为0.409 2和0.336 4，干旱覆盖面积达85.18%和93.02%；夏季旱情最轻，ITVPDI均值为0.453 5，轻旱占比达80.42%；年际尺度上，云南省处于中度干旱状态（ITVPDI=0.420 1），干旱区域占比超过91%。空间分布上，干旱频率呈自西南向东北递增趋势，其中西双版纳轻旱频率最高（48.74%），而迪庆极端干旱频率最高（40.95%）。Hurst指数分析表明：春、秋、冬季未来干旱可能加剧，夏季和年际干旱有缓和趋势。ITVPDI适用于云南复杂地形区域的干旱监测，为该地区抗旱分区管理与政策制定提供了数据支撑与理论依据。

茶园喷灌水肥一体化的肥液液滴撞击茶树叶面时，冠层对养分的截留可实现茶树根系与叶面的双重吸收，有助于提高肥液利用率，但施肥浓度不当会带来叶面灼伤风险。对肥液液滴与茶树叶面撞击作用机理、作物冠层截留和叶面吸收与灼伤等3方面研究进展进行综述，提出应采取理论研究、数值模拟和试验验证相结合的方法深入研究肥液液滴与茶树叶面的撞击、截留和吸收机制，尤其是对于一端固定的悬挂式叶面的液滴撞击这一复杂的耦合运动过程；综合考虑撞击机理、冠层截留、叶面吸收与灼伤的影响规律，提出建立冠层截留肥量预测模型和截留肥量调控机制，为制定茶园喷灌水肥一体化施肥制度提供理论依据，促进喷灌施肥灌溉技术良性发展。

为了系统解析新疆水资源时空分布规律与利用效率，促进新疆经济社会与生态可持续发展，构建供需动态平衡的SD模型，并通过控制变量原则，提出维持现状型（S1）、经济发展型（S2）、节约用水型（S3）和可持续发展型（S4）4种发展情景，对新疆2024-2035年的需水量和水资源供需平衡状况进行模拟及动态分析。结果表明：①在预测期内，设定的4种情景下，新疆需水总量均呈上升趋势，平均需水总量分别为717.323、720.719、603.311和605.486 亿m³，平均供需比分别为0.887%、0.883%、1.054%、1.050%。②4种情景下，若维持现状，新疆在2030年后将面临严重的水资源短缺问题；经济发展型将进一步加剧水资源供需之间的矛盾；节约用水型有效降低了需水总量，极大缓解了水资源供需压力，但同时会限制新疆经济的快速发展；可持续发展型从多方面进行调整，既保证了经济的发展，又保证了水资源的可持续利用，是新疆社会发展应选择的方案。研究结果可以为新疆水资源合理利用及推动人水关系可持续发展提供参考依据。

干旱胁迫已成为制约水稻生产的主要非生物逆境之一，施用抗旱功能肥成为缓解干旱胁迫的重要手段。基于盆栽试验，以“南粳46”为供试品种，设置2种基肥（传统基肥和抗旱功能肥，施用量均为40 kg/hm²），3个胁迫程度（轻度、中度和重度），并以控制灌溉为对照，共计8个处理。通过对不同处理水稻生长、产量、品质和经济效益等指标进行监测分析，旨在探究不同干旱胁迫状态下施用抗旱功能肥对水稻生长、产量、品质的影响。结果表明：①与CK处理相比，不同程度干旱胁迫下施用抗旱功能肥较施用传统基肥表现出较好的缓解作用效果，其株高和茎蘖数在不同程度干旱胁迫下分别降低了1.98%~4.26%和3.57%~16.75%，干物质累积总量减少3.03%~41.87%，产量减少0.50%~15.63%；②不同程度干旱胁迫下，施用抗旱功能肥处理较施用传统基肥处理的茎蘖数增加0.80%~5.48%，干物质总累积量增大6.57%~21.65%，根、茎、叶干物质量分别增大6.56%~22.66%、5.52%~24.15%和8.38%~20.08%，有效穗数、穗粒数和千粒重分别提高0.38%~0.84%、0.40%~0.75%和0.87%~2.29%，产量增加2.54%~5.29%；③不同干旱胁迫下，施用抗旱功能肥的缓解程度存在差异，总体呈现随着干旱胁迫程度的增加，抗旱功能肥对水稻生长和产量的缓解作用逐渐增强的趋势。综合分析生长状况、产量和经济效益等指标认为，施用抗旱功能肥可以有效缓解孕穗期干旱胁迫对水稻产生的负面影响，且在控制灌溉条件下有一定的增产效果。

为探究赣南丘陵区脐橙种植对土壤团聚体稳定性及有机碳特征的影响，选取1 a、4 a和15 a的脐橙种植林为研究对象，辅以当地针阔混交林为对照（CK），研究不同种植年限脐橙林土壤团聚体及有机碳演变规律。结果表明，与CK相比，1 a脐橙林土壤平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、>0.25 mm水稳性团聚体含量（WR _0.25）分别下降了42.79%~58.98%、46.88%~62.88%、25.50%~34.59%，三者随种植年限增加总体呈递增态势，团聚体破坏率（PAD _0.25）和可蚀性因子（K）表现为相反的变化趋势；不同种植年限脐橙林各粒径团聚体有机碳含量均低于CK，总体表现为CK>15 a>1 a>4 a；土壤团聚体有机碳含量与MWD、GWD呈极显著正相关（P<0.01），与WR _0.25呈显著正相关（P<0.05）。综上所述，在针阔混交林改造成脐橙林初期，土壤团聚体稳定性和有机碳含量显著降低，随种植年限增加，土壤团聚体稳定性呈逐年恢复趋势；提高有机碳含量有助于增加土壤团聚体稳定性。

探究未来不同情景土地利用变化下土壤侵蚀和土壤保持能力分布空间状况，为流域尺度可持续规划和决策提供支持。利用FLUS（Future Land Use Simulation model）模型预测2035年耕地保护情景、生态保护情景、自然发展情景下的石羊河流域土地利用空间格局变化，采用InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs）模型模拟土壤侵蚀和土壤保持能力，定量评价石羊河流域土地资源时空变化特征，通过地理探测器剖析土壤保持能力的主要驱动因子。2020年石羊河流域土壤保持量为3.37亿t，三种情景下的土壤保持量与2020年相比，表现出良好上升态势。从县级行政区尺度来看，肃南裕固族自治县、天祝藏族自治县、山丹县为土壤保持功能极重要区。从植被类型来看，土壤保持能力最大的是灌木,土壤保持能力为448.43 t/(hm²?a)，草地是石羊河流域保持土壤总量最高的土地利用类型。石羊河流域土壤保持能力变化受到自然因素与社会经济因素的综合影响，其中坡度、降水量、高程是驱动研究区域土壤保持能力时空演变的主导因素，坡度和土地利用类型交互作用最强。

为促进山水林田湖草沙系统的协调发展，确保水资源的可持续利用与生态系统的动态平衡，亟需构建黄河水安全的综合影响评估体系。以黄河鄂尔多斯段为研究对象，基于专家咨询法、频度统计法和理论分析法，结合加权平均方法，选取气候干旱程度、沙尘暴发生频率、淤地坝拦沙效果、水土保持率、土地盐碱化程度和水沙协调度等24个指标因子，构建涵盖库布齐沙漠、十大孔兑、黄河南岸林田湖草和黄河干流4个准则层的黄河水安全综合影响评价体系。结果表明，黄河南岸林田湖草系统的防风固沙效能显著，黄河干流水质状况总体健康。此外，沙漠植被覆盖度、水土保持率、凌汛水生态治理效果及防洪体系标准满足程度指标综合评价较好，其余指标因子则表现较差。该评价体系为黄河水安全恢复建设提供了科学依据，有助于推动鄂尔多斯段水资源的可持续利用与生态环境的全面修复。