精准的灌区量测水方法与技术是减少灌区无效弃水，保障灌区用水安全的重要手段。针对灌区明渠量测水方法与技术，系统阐述了水工建筑物量水、特设量水设备量水、流速—面积法量水和水位—流量法量水4种方法的研究进展，归纳分析了4种量测水方法的适用条件及量测精度，阐述了不同场景下明渠量测水方法应用情况。结果表明：配备水位传感器等设备的量水建筑物为数据获取与传输提供了便利；优化建筑物结构特征可提升建筑物适用范围和测量精度，推动了特设量水设备技术发展。流速—面积法因量测精度高常用于校准其他量测水方法，但其操作复杂、耗时长导致测流效率较低，随着超声波等技术日趋成熟，可用以复杂流态流量的测量工作；流速分布规律作为流速—面积法量水的基础，利用流速分布规律可建立点流速与断面平均流速的关系，进而通过点流速获取断面流量。水位—流量法受断面参数影响显著，仅对特定工况可用，因此难以推广。利用机器学习方法处理大量水位与流量关系的历史数据对水位预测流量提供了数据处理手段。最后，探讨了非接触式量测水技术以及模型算法对流量预测的发展前景，结合目前研究基础和实际需求对未来的研究方向进行了讨论，以期为进一步提高量测水精度、降低量测水布设设备成本等方面提供有价值的参考依据。

为了实现管道中水能发电满足智能灌溉系统供电需求，需要提高超微型水轮机的发电量和发电效率。使用DesignModeler和Soildworks建立了三维结构模型，将水轮机转轮不同的叶片数量和叶片角度分组并导入流体力学仿真软件Fluent中分析。根据灌溉用水特点，设置在水压150 kPa,水流速度1.33 m/s的条件下进行仿真实验。在稳定旋转的条件下，分别对6、10、20、25、30叶片数和夹角60°、70°、75°、80°、90°的叶轮模型稳定后的转速进行仿真试验，发现在叶片夹角75°下，20和25片叶片时水轮机转速较快，分别为1 185 r/min和1 148 r/min。经过仿真试验，发现叶轮转速与其叶片长度的关系不明显。对有效输出功率和流场进行分析，发现当水轮机叶片为25片，夹角为75°时，为仿真实验中的最优组合。叶片数在6~20片时转速随着叶片数量增加而增加，20~30片则会骤降，叶片的角度在75°时转速最高，叶片长度对转速影响不大。研究结果表明通过调整其转轮数量和叶片角度对叶轮转速有明显提升，能有效提高输出功率，提高发电效率。

国内高效节水灌溉水肥一体化技术因其节水、节肥、高效等特点得以快速推广及大面积应用。首先阐述了目前国内高效节水灌溉水肥一体化技术模式现状，然后简要回顾了高效节水灌溉水肥一体化技术对玉米作物产量、水分和肥料利用效率的影响，分析了高效节水灌溉水肥一体化技术目前存在的主要问题，提出了相应的建议对策并展望了今后需要进一步关注的方向，以期为提升玉米高效节水灌溉水肥一体化技术应用提供技术参考。

为了探究土壤水分对作物光效应的影响，就土壤水分对作物的净光合速率、蒸腾速率、胞间CO₂含量、气孔导度、气孔限制值以及叶片水分利用效率等光效应研究成果进行了分类、归纳及总结。结果表明土壤水分的减少，使光响应单峰曲线呈降低走向，表现出水分胁迫影响光能利用率；重度水分胁迫会使净光合速率、暗呼吸效率、表观量子效率下降，进而影响作物糖分生成；重度水分胁迫和强光照下作物光合作用体系会受到损伤，作物蒸腾速率随土壤水分的增加而上升，但土壤水分超过某一阈值后则会下降；水分胁迫和光照强度在一定范围内增加时，胞间CO₂浓度下降，气孔限制值上升，超过这一范围时出现相反现象；一定的水分胁迫可使叶片的水分利用效率达到最大值；作物叶绿素总含量随着土壤水分的降低而下降，且叶绿素b含量下降速度大于叶绿素a。以节约利用水资源和促进作物高效生长为目标，提出了更多土壤水分与光效应对作物生长影响潜在关联的研究前景，为深入研究干旱地区土壤水分与光照互补、作物水-光平衡及农业资源高效利用提供理论支撑。

基于塔里木河流域46个县（市）2015-2020年6年的面板数据，利用SBM-undesirable模型、核密度估计和Tobit模型分析流域内农业用水效率的时空格局及影响因素。结果表明：考虑了水污染的塔里木河流域农业生态用水效率呈现出逐年提高的趋势，但整体不高；流域内兵团各市和克孜勒苏柯尔克孜自治州的农业生态用水效率相对较高，其中又以阿拉尔市和若羌县为最高，达到了现有技术水平下的最优状态，效率值为1，而阿克苏地区和喀什地区的农业生态用水效率相对较低；农业生态用水效率值较高的县（市）主要分布在流域东部和西部边缘，研究时段内效率值分布重心呈现出自中部向西南部演进的趋势；进一步研究发现，农业水价、经济发展水平、节水灌溉技术等因素对流域农业生态用水效率的影响显著，水价越接近供水成本，对效率的提升贡献越大，节水灌溉技术和地膜应用越广，农业生态用水效率越高。研究的政策含义表明：应继续在流域内推广节水灌溉技术，除了普及滴灌设施以外，在条件适宜的区域可采用地膜覆盖来减少蒸发；应持续推进农业水价改革，因地制宜地调整农业用水价格，合理设置阶梯水价，积极探索水权交易制度。

农田生态系统每时每刻都与大气进行着热量、水分与二氧化碳的交换，消耗可利用水资源的同时生产人类生存所需粮食。陆面模式能定量刻画土壤-植被-大气间能量、动量和水汽交换，但其应用受到参数不确定性的制约。选取禹城站与栾城站2个华北平原典型农业生态系统试验站，采用拉丁超立方抽样法（LHS）基于Sobol方差分析检测了Noah-MP模型的42个参数对潜热通量（LE）、显热通量（H）、净生态系统碳交换量（NEE）、第1层土壤含水率（SM1）及第2层土壤含水率（SM2）5个输出变量的全局敏感度，筛选出高敏感参数。结果表明：若不考虑敏感性指标的精确排序，为节约计算成本，拉丁超立方抽样法的抽样次数可以取为参数数量的5倍左右；对这5个模型输出而言，敏感参数在站点间及不同气孔阻抗的土壤水分限制因子参数化方案下的表现较为一致，主要包含5个植被相关参数（LTOVRC、QE25、MRP、VCMX25、SLA）和4个土壤相关参数（BEXP、SMCMAX、SMCREF、SMCWLT），而土壤参数SMCMAX、SMCREF、SMCWLT与BEXP的全局敏感度在华北平原的不同站点间变异性较大；对比禹城站，在更为干旱的栾城站应用不同的土壤水分限制因子参数化方案时，BEXP的全局敏感度发生显著变化，因此干旱地区应重视对土壤参数BEXP的校准。

水分状况直接决定着温室作物的产量与品质，根据作物表型变化来反应其水分胁迫状况是当前研究的热点。作物表型参数综合考虑了由于土壤(或基质)水分减少和蒸腾蒸发需求量而引起水分胁迫的累积效应，据此可以更精确地判断作物水分胁迫水平，进而为实现精准灌溉提供相关依据。该文对国内外基于作物表型（茎直径变化、茎流、冠层温度）的温室精准灌溉策略研究现状进行了分析与总结，相关研究表明，茎直径变化、茎流和冠层温度3个诊断指标可以反映植物的水分状况，但作物表型受环境因子影响较大，一般需排除环境因子对作物表型的影响或与环境因子等外界因素进行综合分析建模，建立综合作物表型-环境因子等因素的作物需水模型，用以指导灌溉；同时提出了国内基于作物表型进行灌溉还存在基础理论不完善、技术研发不先进、设备监测不精确等问题，并对基于作物表型的灌溉策略未来的发展方向进行了展望，未来国内温室灌溉领域需向着加强作物表型与灌溉的基础理论研究、积极探索新技术、研发新装备、提升温室环境控制水平等方向前进。该文可推动该领域相关研究为实现温室作物的精准灌溉提供参考。

土壤水热因子是影响岩溶区植被恢复、生态修复和水土保持等的主要因素，降雨变化是限制土壤温度和水分变化的一个重要因素，因此在典型峰丛洼地不同地貌部位选择监测点，对不同降雨条件及20、50、80、110 cm深度土壤温度和水分进行连续监测，探讨峰丛洼地区降雨变化对土壤水分和温度的影响机制及其两者耦合关系。结果表明：随土层深度增加土壤水分变异系数增大，土壤温度变化幅度减小。洼地土壤水分对不同条件下的降雨均有响应，但坡地土壤水分对中雨以上级别的降雨发生降雨响应，且坡地土壤水分响应程度较洼地土壤水分强烈。土壤温度日变化特征仅存在于小雨或中雨，大雨或暴雨时，其变化呈现逐渐下降的趋势。土壤水分和温度的相关性在洼地和坡地呈相反的变化。

掌握不同灌溉方式下压砂地土壤水盐及pH的空间分布规律可以有效提高微咸水的利用效率。利用田间取样、经典统计学、地统计学以及克里格插值法对比分析了滴灌和微喷灌0~40 cm土层土壤含水率、电导率和pH值的空间变异特征。结果表明：微喷灌的土壤含水率略低于滴灌，0~40 cm土层土壤含水率属于中等变异性，且具有中等强度的空间相关性。微喷灌0~20 cm土层土壤平均电导率和离散化程度小于滴灌，同时，2种灌溉方式下0~20 cm和20~40 cm土层电导率的空间分布均表现出中等变异且具有较强的空间相关性；20~40 cm土层的平均电导率小于0~20 cm土层。无论微喷灌还是滴灌，调查地块的土壤电导率表现为中间位置低而地边较高，土壤含水率则在中间位置高而地边低。灌溉方式对土壤pH值的影响不显著，其空间变异性属于弱变异，但微喷灌条件下pH值具有较强的空间相关性。微咸水灌溉条件下压砂地抑制了表层土壤盐分累积，并存在向未覆砂的地块边缘聚积的现象。不同灌水方式下压砂地土壤水分和盐分均存在中等的空间变异性和空间自相关性，而pH值空间变异性较弱。研究结果可以为压砂地的微咸水合理利用提供理论依据。

准确掌握灌溉耕地的数量和空间分布等信息是农业生产与水资源管理的重要基础。传统基于像元的遥感灌溉提取会破环地块基本形态，在耕地较为精细、破碎的农田区域，单时相卫星影像所做出的地图也往往达不到所需精度，针对此问题，提出了一种基于Sentinel-2时序影像的地块尺度灌溉耕地提取方法。首先，利用高分辨率遥感影像提取研究区精细的农业耕种地块（矢量多边形）；然后，以时间序列Sentinel-2影像为数据源构建地块尺度的时序特征，并设计多种特征组合方案；最后，构建以XGBoost分类模型为基础的灌溉耕地识别方法并评估模型的泛化能力，以实现区域地块尺度的灌溉耕地提取。进而，在美国科罗拉多州南普拉特河流域的农业灌溉集中地区验证上述方法流程。结果表明：①即使耕地情况破碎、复杂，基于地块的提取方法也能在保留地块基本形态的基础上实现灌溉耕地的精确提取，总体精度高达85.03%；②在特征的构建与组合中，精度表现最好的是均值、标准差、中值这三类光谱特征的组合，Kappa系数达到0.69，其中灌溉耕地分类精度为86.76%，非灌溉耕地分类精度为82.30%；③通过测试不同时间序列长度对灌溉耕地提取的影响，发现对灌溉耕地和非灌溉耕地的区分较为敏感的时相集中在农作物生长季的中后期，其分类精度随着时序长度的增加而不断提高。这对后续的研究提供了思路，可以利用农作物生长旺盛阶段的时序影像的均值、标准差、中值这三类光谱特征进行灌溉耕地的识别，该时段的时间序列蕴含丰富的结构化特征信息，从而使得模型表现优异，达到理想的制图精度。集成机器学习和时序遥感，可用于灌溉耕地的调查与监测，也为该方向的深入研究提供了思路。

河套灌区降水稀少、昼夜温差大，早春温度偏低影响春玉米生长，为改善灌区春玉米水热环境，以不同覆膜与灌溉组合为研究对象，探究适宜的保墒增温和提质增效的覆膜灌溉耕作模式，为河套灌区水热资源的高效利用提供理论指导与技术支撑。试验布设4个处理：畦灌+不覆膜（CK）、畦灌+透明地膜覆盖（QB）、沟灌+透明地膜垄体覆盖（GB）、沟灌+黑色地膜垄体覆盖（GH），以探究不同覆膜灌溉方式下春玉米田土壤含水率和土壤温度变化规律、春玉米产量及水热资源利用效率。结果表明：垄膜沟灌可提高表层土壤含水率和根区储水量。播后61 d，GH、GB和QB处理根区土壤储水量分别较CK增加36.01%、36.61%和21.37%，且垄膜沟灌显著高于覆膜畦灌。播后133 d，GH根区土壤储水量较CK和QB增加19.02%和17.40%。垄膜沟灌有效提高日均土壤温度，GB生育期日均土壤温度较QB和CK平均增加1.01 ℃和1.59 ℃，GH较QB和CK平均增加0.86 ℃和1.44 ℃。垄膜沟灌土壤有效积温显著高于畦灌处理，其中GB较QB和CK提高7.78%和16.70%；GH较QB提高6.26%，较CK提升14.46%。春玉米产量呈现出与百粒重结果相同的显著性差异，其中QB较CK提升16.19%，GB较QB提升13.64%，较CK提升32.04%。GB处理下水分利用效率（WUE）和土壤有效积温生产效率（TUE）较QB提升25.79%和5.41%，较CK提升45.69%和13.66%。GB可有效提升根区土壤储水量及温度，改善春玉米水热资源利用效率，提高籽粒产量。综上，建议在内蒙古河套灌区推行沟灌+透明地膜垄体覆盖技术，以提高春玉米产量及水热资源利用效率。

渗灌是通过多孔介质将灌溉水持续渗入到作物根区土壤的地下节水灌溉技术。以廉价易得的黏土和炉渣为原料，采用注浆成型法制备出一种材料性能优良且绿色环保的微孔陶瓷渗灌管道，重点研究了陶瓷渗灌管道土壤水分入渗特性，并以最优根水匹配为目标，提出了陶瓷渗灌管道工作水头优化算法。研究结果表明：微孔陶瓷渗灌管道流量在1 h内迅速下降后以稳定出流量持续出流，于48 h后达到稳定出流状态，当工作水头由0.25 m增加至0.75 m时，微孔陶瓷渗灌管道稳定出流量由0.157 L/(h·m)增加至0.270 L/(h·m)，稳定出流量与工作水头呈显著的线性正相关关系。湿润体为平行于土壤表面的圆柱体，湿润体剖面上土壤含水量沿湿润锋运移方向逐渐降低，垂直向上、垂直向下和水平方向的湿润锋分别以0.05 cm/h、0.08 cm/h和0.04 cm/h的速率扩散。湿润体内平均土壤含水量随工作水头增加而增大，0.25 m、0.50 m和0.75 m工作水头下湿润体内平均含水量分别为0.243 cm³/cm³、0.348 cm³/cm³和0.406 cm³/cm³。利用所构建的微孔陶瓷渗灌管道工作水头优化算法，对冬小麦、夏玉米和番茄3种典型密植型作物的微孔陶瓷渗灌管道工作水头进行了优化，推荐工作水头分别为0.423 m、0.529 m和0.642 m，研究结果可为微孔陶瓷渗灌管道的推广应用提供一定的科学依据。

土壤水分在调节陆地-大气水循环及能量收支平衡中起着重要作用，已有研究大多基于实验的方法探讨土壤水分的变化规律，然而对于大尺度区域和长时间土壤水序列的分析存在一定的局限性。卫星遥感监测能够提供大面积、全天时、全天候的数据，其中欧洲空间局（European Space Agency，ESA）气候变化项目（Climate Change Initiative，CCI）遥感土壤水分数据因具有“长时间序列、高精度”等特点，使其成为研究土壤水分变化规律的主要数据来源，可为大尺度农业旱情评估和预警提供一定的数据支撑。因此，以2000-2015年ESA CCI遥感土壤水分数据为基础，结合归一化植被指数（NDVI）和气候数据等，对山西省的土壤水分时空演变规律进行分析，并采用相关性分析法和主成分分析法探讨了土壤水分与NDVI、降水量、气温以及风速之间的相关关系，从而确定影响山西省土壤水分时空变化的主要因子。结果表明：山西省土壤水分整体呈“南部、北部低，中部高”的分布特征，且空间分布特征具有一定的稳定性。近16 a来，山西省土壤水分变化整体呈不显著上升趋势，其倾向率为0.000 6 a^-1。采用相关性分析法得知土壤水分与NDVI、降水量、气温呈正相关关系，与风速呈负相关关系。结合主成分分析法最终确定影响山西省土壤水分变化的主要因子是NDVI和降水量，其次是气温以及风速。

研究灌区气象要素长期变化特征及其对灌溉用水量的影响对掌握灌区灌溉用水规律从而进行更科学合理的灌溉具有一定的指导意义和实际参考价值。基于山西汾西灌区3个气象站点1975-2018年的实测气象资料，采用线性倾向估计、M-K检验等方法分析降水和气温的时间变化特征，用作物系数法计算灌区作物需水量和灌溉用水量，综合分析气候变化对灌溉用水量的影响，建立了不同水文典型年降水、作物需水量与灌溉用水量之间的关系。结果表明：44 a来汾西灌区降水量以2.7 mm/10a的速率下降，在1977年第一次突变；平均气温以0.471 ℃/10a的速率显著上升，在1997年突变；灌区气候向暖干方向发展，灌溉用水量以25.4 mm/10a的速率上升。气温突变伴随着降水骤降为多年最低值，灌溉用水量比多年均值增加了396.8 mm，远大于降水突变年。作物需水量增加1 mm，灌溉用水量就会增加1.92 mm；降水增多，其对灌溉用水的影响减小，单位降水量在丰、平、枯水年可分别引起1.29、1.74、2.72单位灌溉用水量的变化，枯水年的灌溉定额比丰、平水年多出20%。

滴灌是一种用水效率高的节水灌溉技术，具有少量多次、节水增产的特点。它能有效减少土壤蒸发和深层渗漏，提高灌溉水利用效率，同时其自动化程度高，可减少劳动力和运行管理成本。滴灌已成为国内外缺水地区的重要灌溉技术之一。目前，我国农业现代化发展过程中广泛使用滴灌技术，但也存在一些问题。从多个层面对滴灌技术的发展现状、适应作物类型、滴灌节水技术应用的研究热点、滴灌节水节肥机理以及存在的问题进行了梳理和分析，并提出了滴灌技术未来发展的建议，旨在为智慧滴灌技术的应用与研究提供借鉴和参考，为有效缓解我国农业用水紧缺，实现农田科学用水，提高作物的水分利用效率和农业生产的可持续性提供理论依据。

为揭示旱涝急转对水稻产量的影响规律及其成因，以洞庭湖区早稻（湘早籼6号）为研究对象，采用桶栽方式，设置受旱水平（D，65±5%θ _田、50±5%θ _田、35±5%θ _田，θ _田为田间持水率）、受旱时间（T，5、7、9 d）、受涝水平（H，50%h _株高、75%h _株高、100%h _株高，h _株高为株高）、受涝时间（L，5、7、9 d）4个影响因素，每因素设3个水平，共计9个旱涝急转处理（T₁~T₉），以正常灌溉为对照（CK），研究不同旱涝急转处理对水稻产量、干物质积累、叶片生理特性和土壤氧化还原电位（Eh）的影响规律。结果表明：①四因素对产量的影响大小顺序为：D>L>T>H，四因素对产量影响均极显著（P<0.01）；②与CK相比，各旱涝急转处理减产幅度67.32%~98.71%，地上部干重降低幅度14.09%-70.03%，根干重降低幅度21.34%~78.34%（T1处理略有增加），旱涝急转会导致水稻根冠比增加并降低干鲜比；③旱涝急转胁迫对水稻叶绿素含量及光合作用同时存在叠加损失效应和补偿效应，涝胁迫所有处理的土壤Eh相较于旱胁迫均下降，降低幅度10.29%~67.81%，土壤的还原性增强。④产量与地上部干重存在极显著正相关，与根干重、净光合速率、叶绿素含量之间呈显著正相关。研究结果为洞庭湖区应对旱涝急转灾害提供理论参考依据。

雨热同期为我国大部分地区农业生产提供了充足的水热资源，但从需水机理的角度评估作物生长和降水过程匹配度的变化特征还有待深入。基于AquaCrop模型模拟了关中地区1978-2017年夏玉米生育期内需水量、灌溉需水量、有效降水量和产量的变化特征，并在充分考虑玉米不同生育阶段对水分需求程度差异的基础上，分析了作物需水与降水匹配度的变化特征。结果表明：关中地区玉米生育期内累积降雨量变化幅度相对较小，但降水过程明显后移，且更多的以暴雨的形式发生；玉米生育期内需水量和灌溉需水量均呈现明显的增加趋势，增加幅度分别为4.10 mm/10a和13.38 mm/10a，而有效降水量则以-10.28 mm/10a的速率减小；玉米生育期内需水与降水的平均匹配度为58%，且整体以-2.7%/10a的速率下降。上述结果表明关中地区降水模式越来越难以满足夏玉米的水分需求，延迟播种可作为提高作物需水与降水匹配度的应对措施之一。

为了探究华北平原不同土地利用方式下土壤结构及养分与土壤饱和导水率的关系，研究了6种类型样地（乔木混交林地、乔木纯林地、灌木林地、草地、果园、耕地）的土壤物理结构特征及其与饱和导水率之间的关系。结果表明：不同土地利用方式样地的土壤容重整体表现为耕地＞草地＞果园＞灌木林地＞纯林地＞混交林地，土壤含水率整体表现为混交林地＞纯林地＞灌木林地＞耕地≈草地＞果园，土壤全氮、速效钾及速效磷均整体表现为混交林地＞纯林地＞灌木林地＞草地＞果园＞耕地，土壤总孔隙度整体表现为混交林地＞灌木林地＞纯林地＞果园＞草地＞耕地，土壤石砾含量未表现出整体的差异规律，但果园及耕地的土壤石砾含量随着土壤深度的增加而增加。土壤饱和导水率整体表现为混交林地＞纯林地＞草地＞果园≈耕地，不同土地管理下的土壤容重、土壤总孔隙度、土壤含水率、土壤全氮、速效钾、速效磷变化均是影响土壤饱和导水率特征的主要因子，其中土壤容重越小，土壤总孔隙度、土壤含水率、土壤全氮、速效钾、速效磷越大，则土壤饱和导水率越大。混交林及灌木林有利于土壤导水及提水性能的提升；在今后对区域土壤性质及饱和导水率的研究中不能忽略土地利用管理方式及人为干扰的重要影响。

为探究黑龙江省不同节水灌溉方式下水稻节水减排潜力，基于黑龙江省水稻现状传统淹灌（TI）方式下的灌溉用水量和CH₄排放量，收集相关试验研究数据，利用IPCC指南的中国官方省级温室气体清单方法计算水稻湿润灌溉（MI）、干湿交替灌溉（AWD）、间歇灌溉（II）、控制灌溉（CI）下产生的CH₄排放量，继而计算出不同节水灌溉方式下的节水潜力和CH₄减排潜力。结果表明：不同节水灌溉方式对水稻灌溉用水量和CH₄排放影响明显，水分管理模式有利于减少水稻的用水量和CH₄排放量；节水潜力由大到小依次为MI、AWD、CI、II，分别为25.03%、15.65%、10.80%、5.05%；减排潜力由大到小依次为AWD、MI、CI、II，分别为50.77%、46.30%、45.25%、38.14%；干湿交替灌溉（AWD）是减少水稻综合温室效应的有效措施。研究结果可为黑龙江省水稻节水减排提供参考依据。

为对现代化生态灌区建设情况进行科学合理的评价，针对指标选取中存在的随意性、重复性和不完整的问题，基于模糊层次分析法，结合国内大型灌区现代化建设内容与目标，从安全保障与服务能力现代化、工程设施现代化、创新能力现代化、管理体制现代化、节水高效与生产效益、生态环境优良化等6个方面构建了宁夏现代化生态灌区健康评价体系，采用指标优选模型，将评价指标由44项优化减少至27项，表达了90.37%的整体体系内涵，满足了指标数量少、完整性高的目标。并以宁夏现代化生态灌区试点县为评价对象，对评价体系进行了实证研究，结果表明利通区57.85%属于健康水平，与灌区实际情况相吻合，评价体系能基本反映试点县在推进现代化生态灌区建设进程中的主要成效及存在问题，也表明现代化灌区评价指标体系与评价方法可行、合理。

在中国季节性冻融区如何高效快速地监测冻结土壤的含水率至关重要。以内蒙古河套灌区典型灌域土壤为对象，在实验室分梯度配置不同含水率的土样，通过地物光谱仪测定土壤冻结与未冻结状态下的高光谱数据，处理得到原始光谱反射率（Raw Spectral Reflectance，REF）、一阶微分反射率（First-order Differential Reflectance，FDR）和二阶微分反射率（Second-order Differential Reflectance，SDR）、标准正态变量变换（Standard Normal Variable Reflectance，SNV）和倒数之对数变换（Logarithm of Reciprocal，LR）5种光谱指标，采用偏最小二乘回归法（Partial Least Squares Regression，PLSR）、多元逐步回归法（Multiple Stepwise Regression，MSR）、支持向量机法（Support Vecor Machine，SVM）和一元线性回归法（Unary Linear Regression，ULR），构建基于不同光谱指标的土壤含水率高光谱反演模型并进行回归分析。结果表明，冻结状态下基于REF、FDR和SDR指标构建的模型反演精度低于未冻结状态，REF的验证集决定系数（Rp ²）的最大值为未冻结状态下PLSR的0.952，最小值为冻结状态下ULR的0.621；FDR的Rp ²最大值为未冻结状态下SVM的0.955，最小值为冻结状态下MSR的0.618；SDR的Rp ²最大值为未冻结状态下的SVM的0.858，最小值为未冻结状态下PLSR的0.252。未冻结状态下SNV、LR指标的反演精度略低于冻结状态，SNV的Rp ²最大值为冻结状态下PLSR的0.796，最小值为未冻结状态下ULR的0.621；LR的Rp ²最大值为冻结状态下MSR的0.789，最小值为未冻结状态下ULR的0.667；未冻结状态下最佳模型组合为FDR-SVM，Rp ²为0.955，冻结状态下最佳组合模型为REF-PLSR，Rp ²为0.799。研究成果可为土壤冻结状态下利用高光谱遥感技术监测土壤含水率提供一定的技术支撑。

探讨烟草专用液体肥在不同滴灌施肥策略下土壤中水、盐的分布，对水肥一体化滴灌方式下的水肥合理调控具有重要意义。设置CK(只滴肥料40 min)、W1（前期滴水20 min，中期滴肥40 min，后期滴水10 min）、W2（前期滴水30 min，中期滴肥40 min，后期滴水10 min）、W3（前期滴水40 min，中期滴肥40 min，后期滴水10 min）和W4（前期滴水30 min，中期滴肥40 min，后期滴水30 min）5个处理，分析了湿润锋的变化规律、特征点的土壤含水率、EC变化规律。结果表明：土壤中水、盐分布明显受肥料滴灌方式的影响。湿润锋的推移速率先是径向大于垂向，随着灌水时间和灌水量的增加，水平方向和垂直方向的湿润锋、含水率和EC值均趋于平衡。滴灌条件下，前期滴水时长对盐分在水平方向迁移的影响较大，后期滴水时长对盐分在垂直方向迁移影响较大。根据烤烟旺长期需水需肥特点前期滴水30 min中期滴肥40 min后期滴水30 min是较适宜于烤烟旺长期的滴肥方式。

为了获取有时空连续性的表层至深层土壤湿度数据，以美国McClellanville站和青藏高原MAWORS站为研究区域，利用有限气象观测数据，基于BP神经网络（Back Propagation Neuron Network，BPNN），融合天牛须搜索算法（Beetle Antennae Search Algorithm，BAS），构建BAS-BP模型（Beetle Antennae Search-Back Propagation Neural Networks），对表层至深层土壤湿度进行反演。结果表明：①融合优化的BAS-BP模型对各层土壤湿度的反演效果优于BP模型，两个站使用BP模型反演测试集的RMSE量值在0.016~0.191 m³/m³之间，MAE在0.012~0.177 m³/m³之间，R在0.390~0.987之间。使用BAS-BP模型得到的测试集RMSE在0.014~0.143 m³/m³之间，MAE在0.010~0.131 m³/m³之间，R在0.504~0.994之间。②BP和BAS-BP模型对各站不同深度土壤湿度的反演效果均在土层10 cm处达到最佳，RMSE和MAE均小于0.016 m³/m³，R均大于0.879，随着土壤深度增加，反演效果减弱。③各模型受驱动要素影响显著，BP和BAS-BP模型在McClellanville站的反演效果和稳定性较优，而在MAWORS站的反演效果和稳定性较差。在McClellanville站，基于BP和BAS-BP模型训练集与测试集的R平均变化幅度分别为10.789%、5.061%，而在MAWORS站分别增长至38.531%、14.624%。④综合比较两种模型，BAS-BP模型反演精度更高，稳定性更好，更适应于表层至深层土壤湿度的反演。

为探明极端干旱区新型根区灌溉方式下不同灌水上下限对土壤水分分布规律、葡萄生长动态、产量和灌溉水利用效率的影响，采用新型根区灌溉方式（RI），以地面沟灌（FI）作为对照，分别设置3个灌水上下限（W1：田间持水率50%~80%、W2：田间持水率60%~90%、W3：田间持水率70%~100%）展开研究。结果表明：与沟灌相比，水平方向上根区灌溉处理沟垄两侧水分分布更均匀；垂直方向上根区灌溉处理40~80 cm土层土壤平均含水率比沟灌处理提高了2.98%~6.76%，促进了灌溉水向中深层入渗；同一灌溉方式下，土壤含水率随着灌水上下限的提高而增大。灌溉方式、灌水上下限及其交互作用对葡萄新梢、果实生长的影响达到了极显著水平（P<0.01），RIW2处理灌水量较FIW3处理降低了30.08%，新梢长度减小了20.32%，单果重增加了22.90%，增产8.21%。根区灌溉处理中产量与水分利用效率大小均表现为RIW2>RIW3>RIW1；根区灌溉方式相较于沟灌，灌溉水利用效率提高27.40%~42.64%，节水增产效果显著。综合考虑葡萄生长、产量、灌溉水利用效率等，试验条件下根区灌溉方式下灌水上下限为60%~90%田间持水率最优，可为极端干旱区葡萄产业制定科学灌溉方案提供理论与技术依据。

为优化再生水与淡水交替供水方式，研究交替供水方式对红壤入渗特性及水盐分布规律的影响，以确定最优交替供水方式。选取5、10 g/L 2种浓度钠盐溶液和淡水为试验用水，设置了咸淡水混合（SF混合）、咸淡交替（SF）、淡咸交替（FS）、咸淡咸淡交替（SFSF）和淡咸淡咸交替（FSFS）5种供水方式，并以淡水（CK）为对照，进行一维垂直土柱入渗试验。结果表明：2种钠盐浓度下累积入渗量随着交替次数增加而增加，360 min入渗时刻，5 g/L和10 g/L淡咸淡咸交替处理分别比淡咸交替处理增加了28.85%和18.98%；Philip模型更适合描述FS交替供水和CK下土壤累积入渗量随入渗时间的变化，Kostiakov模型更适合描述SF混合、SF、SFSF、FSFS处理下红壤入渗特征；土壤剖面盐分分布受交替供水方式的影响，盐分累积程度受钠盐浓度的影响，在同一供水方式下，2种钠盐浓度的电导率（EC）分布规律一致，且随钠盐浓度增加，EC值增大。5 g/L下淡咸淡咸交替供水能增强土壤入渗能力，降低土壤盐分累积，为最优交替供水方式，推荐淡咸淡咸交替供水为南方亚热带区红壤再生水灌溉方式。

为制定华北地区夏玉米稳产节灌制度，研究了夏玉米长期不同施氮量及生育期降水对12展叶期补灌的增产效应。采用两因子裂区试验，灌水量为主区，设限水（W1）和适水（W2）；施氮量为副区，纯氮分别为0、60、120、180、240和300 kg/hm²。结果表明施氮水平明显影响12展叶期补灌增产效应，施氮量≤60 kg/hm²土壤全氮和有机质含量从第2和第4年开始逐年下降，多数年份12展叶期补灌增产效应基本消失；施氮量≥120 kg/hm²土壤养分含量升高或基本维持平衡，补灌的增产效应较大。12展叶期补灌的增产效应受播种-12展叶期有效降水量的影响，该时期降水量≥136 mm时，播前灌1次水即可维持较高的产量水平；降水量＜136 mm时，12展叶期补灌可优化穗粒数和千粒重，增产效果显著。综合分析，夏玉米在灌溉播前水前提下，播种–12展叶期有效降水量可作为12展叶期灌水与否的重要决策依据。

参考作物蒸散是能量平衡和水分循环的重要环节，明晰吉林省参考作物蒸散演变特征及成因，有助于理解气候变化对水文循环的影响和科学开展灌溉。根据吉林省28个气象站1970-2019年的逐日气象数据，利用Penman-Monteith法、去趋势法探究考蒸散演变特征及其定量化成因。结果表明：近50 a中，吉林省年平均参考作物蒸散呈不显著的增加趋势，四季中，夏季蒸散减少，其他季节蒸散不同程度增加。近50 a中，吉林省各气象因子变化差距明显，年、季平均气温和水汽压差增加，风速和日照时数减少，其中风速和水汽压差的变化幅度明显大于气温和日照时数；吉林省年均蒸散变化由水汽压差和风速主导，各因子正贡献略超过负贡献，使年均蒸散呈弱增加趋势。春季平均蒸散演变主要由水汽压差和风速驱动，夏季平均蒸散由水汽压差、风速和日照时数共同驱动，秋、冬季平均蒸散演变是由水汽压差和风速驱动。空间上，西部地区年蒸散的变化主要由风速驱动，中部年均蒸散同时受到风速和水汽压差变化影响，东部由水汽压差变化驱动。吉林省西部春季蒸散变化主要由风速驱动，中部和东部春季蒸散由水汽压差主导；西部和中部地区夏季平均蒸散由日照时数主导，东部则主要由水汽压差驱动；西部和中部秋、冬季蒸散变化主要受风速影响，东部主要由水汽压差的变化驱动。

为解决河西走廊地区文冠果种植中因水资源短缺和土壤盐渍化导致文冠果生长及产量不佳的问题，在滴灌条件下研究不同土壤基质势（SMP）水平对文冠果果园土壤水盐分布特征的影响，以期为该区文冠果滴灌灌溉制度的制定提供科学依据。田间试验于2021年5-9月在甘肃省张掖市（河西走廊中部地区）开展，选择幼树期（1 a生）和结果期（5 a生）文冠果果树，均以传统地面灌为对照，在滴灌条件下设置不同SMP阈值处理，其中幼树期为-10、-20、-30、-40、-50 kPa，结果期为-5、-10、-15、-20、-25 kPa。结果表明：①滴灌条件下文冠果果园土壤体积含水率随着SMP阈值的降低而减少。随着SMP阈值逐渐降低，幼树期文冠果生长季末根区土壤体积含水率分别为0.14、0.13、0.13、0.12、0.11 cm³/cm³，结果期分别为0.21、0.20、0.17、0.16、0.12 cm³/cm³。②经过一个生长季的滴灌后，各处理土壤饱和泥浆提取液电导率（EC_e ）均显著降低。随着SMP阈值逐渐降低，幼树期文冠果生长季末土壤EC_e 由灌溉前的5.45 dS/m分别降低为3.69、3.85、4.23、4.61 dS/m和5.00 dS/m，结果期由灌溉前的6.96 dS/m分别降低为4.47、4.87、4.83、5.59 dS/m和5.71 dS/m。③与传统地面灌溉相比，滴灌灌溉能够有效减少文冠果根区土壤积盐，更有利于形成适宜作物生长的根区水盐环境。综合考虑文冠果耐盐性及水分利用效率，建议河西走廊地区文冠果滴灌种植时，幼树期SMP阈值控制在-30 kPa，结果期SMP阈值控制在-20 kPa。

为了揭示微润灌溉下土壤速效养分在土层中的运移分布规律，并筛选出适宜设施黄瓜种植的施肥模式，试验采用微润灌溉模式，采用随机区组设计，设置低浓度无机肥（T1）、中浓度无机肥（T2）、高浓度无机肥（T3）、低浓度无机肥+低浓度生物有机肥（T4）、低浓度无机肥+中浓度生物有机肥（T5）、低浓度无机肥+高浓度生物有机肥（T6）和不施肥对照（CK）7个处理，测定土壤中硝态氮、速效磷、速效钾、产量及果实品质等指标。结果表明：微润灌溉模式下可溶性生物有机肥配施无机肥可以显著提高可供黄瓜利用的0~40 cm土壤中速效养分的含量，并且促进黄瓜植株对速效养分的吸收；降低40~60 cm土壤中的硝态氮和速效钾含量，对40~60 cm土壤中速效磷含量无显著影响；T6（低浓度无机肥+高浓度生物有机肥）处理对比CK处理增产69.27%，维生素C含量增加了29.68%，可溶性糖含量提升了55.91%，可溶性蛋白含量提高了32.5%，T6处理与T3（高浓度无机肥）处理相比产量无显著性差异，硝酸盐含量降低了15.97%。可溶性生物有机肥配施无机肥可以很好的和微润灌溉技术相结合，在获得高产的同时还可以减少施肥对环境带来污染的风险，达到节水节肥保护生态环境的目的；综合黄瓜果实的产量和品质，T6处理为较适宜微润灌设施黄瓜种植的施肥模式。

土壤结皮的发育影响土壤淋溶过程中的养分流失情况。选取降雨强度为30 mm/h雨强，时间为0 min、10 min、30 min形成的不同发育程度的结皮，采用土盘、土柱试验，对铵根离子和磷酸根离子的流失进行分析。结果表明：①土壤结皮的发育对土壤减渗效果作用明显，两种雨强下10 min、30 min结皮的平均减渗效果分别达到了39.99%、61.93%。②对淋溶水养分进行显著性分析，结果表明在两种雨强下，结皮发育均会对铵根离子、磷酸根离子的浓度产生显著性影响，结皮发育会减少土壤淋溶水中的养分流失。③对土壤养分流失的影响进行相关性分析，铵根离子和磷酸根离子流失率与土壤结皮抗剪强度、土壤结皮容重呈负相关关系，与土壤结皮孔隙度、土壤淋溶水量呈正相关关系。

针对宁夏引黄灌区传统稻田蒸发量大，盐渍化耕地占地面积广、改良问题难，土地生产力下降等问题。采用水稻滴灌旱作方式，以富源4号（96D10）作为研究对象，通过设置不同土壤水分水平（W1：高100%、W2：中80%及W3：低60%田间持水率）及盐分水平（S1：轻1.2 g/kg、S2：中3.1 g/kg及S3：重5.3 g/kg），探究不同水盐胁迫对水稻产量构成及稻谷品质的影响规律。结果表明，水盐胁迫对水稻产量及品质具有较为显著的影响，其中产量构成因素中，千粒重W3S3较W1S1下降15.89%（2021年）和15.58%（2022年），饱籽率W3S3较W1S1显著下降3.45%（2021年）和4.05%（2022年），单位产量W3S3较W1S1显著下降56.48%（2021年）和63.09%（2022年）；品质方面整精米率W3S3较W1S1显著下降12.65%（2021）和13.56%（2022），垩白米率W3S3较W1S1显著上升164.71%（2021）和122.73%（2022），直链淀粉含量W3S3较W1S1显著下降5.97%（2021）和8.99%（2022），蛋白质含量W3S3较W1S1显著上升53.51%（2021）和61.82%（2022）。综合考虑，在节水目标下，采用滴灌旱作方式种植水稻，保持80%田间持水率加轻、中度盐碱化（≤4.0 g/kg）的土壤环境，可以保持较为接近充分灌溉条件下的产量构成水平和较好的稻谷品质水平。该结论可为宁夏引黄灌区盐碱地可持续利用及水稻的节水灌溉适应性研究提供理论依据。

为研究设施番茄优质、高产、高效的最优灌溉制度，以蒸发皿、气象站、土壤水分传感器等仪器设备测定土壤水分信息作为灌溉决策依据，设计5种灌溉处理，以番茄单果重、作物产量、灌水量、糖酸比、Vc含量以及可溶性糖含量作为评价指标，利用基于熵权的逼近理想解法对灌溉制度进行分析评价，以确定最优灌溉制度。结果表明：随着生育期的推进，不同灌溉制度对番茄的株高、茎粗、叶片数和叶面积指数变化趋势表现一致，其中株高、茎粗、叶片数在不同生育期表现为苗期生长较快，开花坐果期生长速度减缓，成熟期后基本无变化；叶面积指数则随着生育期逐渐加大，成熟时期趋于稳定。与其他处理相比，T3处理在生物量、水分利用效率与产量方面均表现为最优，其中水分利用效率与产量分别为12.62 kg/m³和40 842.88 kg/hm²。且在番茄生育期内的总耗水量表现为T5>T2>T4>T3>T1，其中不同处理在开花坐果期的耗水量最大，苗期次之，成熟期最少。不同灌溉处理下，番茄单果重、糖酸比、Vc含量及可溶性糖含量分别表现为T5>T3>T2>T4>T1、T2>T1>T4>T3>T5、T1>T4>T3>T5>T2和T4>T1>T2>T3>T5。综合考虑糖酸比、Vc含量、可溶性糖含量、单果重、番茄产量和灌水量等6项指标，认为T3处理苗期灌水量37 mm、开花坐果期灌水量44 mm、果实成熟期灌水量17 mm可作为推荐的设施番茄最优灌溉制度，评价结果与试验分析一致。该方法在评价指标选择时考虑了不同生育期水分亏缺的敏感性，避免了由于主观因素引起的误差，具有客观、准确、方法简单等优点，为设施番茄灌溉制度的优选和评价提供了新途径。

推广节水灌溉技术，对于缓解水资源短缺，实现黄河流域可持续发展具有重要意义，农业产业组织与节水灌溉技术之间具有内在逻辑关系，对农户加入农业产业组织与节水灌溉技术之间的关系探讨具有重要意义。基于黄河流域陕甘宁三省839份调研数据，分析农户加入农业产业组织对节水灌溉技术采纳的影响，并进一步探讨了其内在传导机制和农户特征分化情境下的效应差异。研究结果显示：①通过二元logit模型证明加入农业产业组织促进农户采纳节水灌溉技术，并验证此结论的可靠性。②通过调研数据估算出节水灌溉技术采纳的规模门槛约为0.8 hm²，并将0.8 hm²作为土地规模门槛值进行机制分析，中介模型显示加入农业产业组织通过促进土地规模化，从而促使农户更积极的采用节水灌溉技术。③从代际差异和家庭经营状况差异两个层面对农户节水灌溉技术采纳行为进行多维度异质性分析，发现加入农业产业组织能够更好地促进老一代种植户、家庭经营状况较差的农户采纳节水灌溉技术。因此，政府应鼓励农业产业组织发展，发挥其示范带动作用，激励更多的农户采纳节水灌溉技术，进一步完善土地制度，促进土地流转与土地规模化，加大技术宣传与培训力度，促进节水灌溉技术采纳。

探究农业用水绿色效率的区域差异及影响因素，为农业水资源可持续利用、推进农业绿色转型提供决策参考。采用SE-SBM模型测度2006-2020年粮食主产区13省份的农业用水绿色效率水平，在此基础上通过Dagum基尼系数考察区域差异及来源，并运用面板数据模型检验其影响因素。研究发现：粮食主产区农业用水绿色效率整体呈现波动下降态势，多年均值为0.922，且不同流域具有鲜明的异质性特征；粮食主产区农业用水绿色效率空间非均衡性显著，区域差异贡献率呈现超变密度（47.760%）>区域内差异（32.097%）>区域间差异（20.043%），超变密度成为总体差异的主要来源；农业用水绿色效率受多因素共同影响，其中水资源禀赋、经济发展水平和农业对外开放对农业用水绿色效率存在显著正向影响，而产业结构、财政支农政策及有效灌溉水平的影响作用显著为负。粮食主产区各流域应根据资源禀赋与生产条件因地施策，探索农业水资源绿色高效利用的路径，推动农业用水绿色效率的区域协同发展。

喀斯特地区土层不连续且常有岩石出露，坡耕地类型多样。为研究秸秆覆盖对不同类型喀斯特坡耕地降雨产流特征的影响，通过野外人工模拟降雨试验，研究裸坡地（BS）、岩石出露型（RE）和砾石覆盖型（RF）3种典型坡耕地类型在4个秸秆覆盖度（0、20%、50%、80%）下的地表径流和壤中流产流特征。研究结果表明：①3种类型喀斯特坡耕地中，RE的平均地表径流系数显著高于其他类型，分别为BS和RF的1.8和7.8倍，而RF的平均壤中流径流系数显著低于其他类型，分别较BS和RE减少了83.7%和78.9%；②秸秆覆盖在BS和RE减少地表径流的效果优于RF，其中20%覆盖度在BS的减流效果最好，较无覆盖减少了26.2%，50%覆盖度在RE的减流效果最好，较无覆盖减少了44.5%；③秸秆覆盖对壤中流的影响较为复杂。秸秆覆盖在RF均会增加壤中流量，在BS均会减少壤中流量，但对RE壤中流的影响无明显规律。研究结果可为喀斯特坡耕地水土保持措施的合理布设提供参考。

使用Priestley-Taylor模型（P-T模型）估算蒸散量时，计算精度主要取决于模型系数α的本地化程度。以河南北部夏玉米田为研究对象，基于涡度协方差技术及气象数据信息，选取6-9月玉米生长季数据，进行不同时间尺度的水热通量特征分析；并确定P-T模型系数α变化特征并对其进行修正，提出其在河南北部农田的参考值。结果表明，在逐日尺度下夏玉米生育期内水热通量的变化呈“倒U形”单峰曲线。在月尺度上，6月下旬及9月感热通量与潜热通量相差较小，潜热通量（6月均值33.57 W/m²，9月均值19.88 W/m²）略高于感热通量（6月均值27.75 W/m²，9月均值16.62 W/m²）；生育中期潜热通量逐渐增大（7月均值42.30 W/m²，8月均值51.52 W/m²），感热通量减小（7月均值18.05 W/m²，8月均值9.59 W/m²），二者相差明显。土壤热通量随总辐射量的波动而变化且存在一定的滞后性，在逐月尺度下总辐射量随季节的更替有较明显的变化，潜热通量整体上随总辐射量的波动产生相应的变化。α系数修正后P-T模型模拟精度明显提高，修正的α值（6月1.12、7月1.12、8月1.32、9月1.24）可以作为P-T模型的适宜参数。

在干旱半干旱地区，节水灌溉是农田增产的重要措施。为给壤中防渗措施在节水灌溉中应用提供理论依据。利用大型称重式蒸渗仪研究了两种防渗措施下冬小麦生育期灌溉水入渗再分布、蒸散、作物根系生长、产量和水分利用效率等。研究结果表明：在冬小麦生育期，采用壤中防渗措施能显著提高防渗层（0~40 cm）之上的土壤平均贮水量，壤中压实（C）和铺膜处理（P）分别比对照组（CK）提高6.8%和10.0%；明显提高蒸腾（T）在蒸散（ET）中的占比，促进作物对灌溉水的吸收利用；促进冬小麦根系生长发育，C和P处理0~100 cm根系生物量分别增加了10.4%和28.0%；C和P处理的产量分别比CK处理提高5.4%和18.3%，水分利用效率分别比对照提高0.94和3.19个百分点。在考虑环境因素的前提下，壤中压实防渗处理更适用于在西北旱地农业生产中应用。

干旱胁迫是限制作物生长的重要因素之一。在全球气候变暖的大环境下，干旱造成大量作物产量损失，使得世界范围内粮食安全受到威胁。为应对这一问题，必须实现生产过程中作物水分含量的实时监测，以指导合理灌溉。同时有必要加快选育耐旱、抗旱的作物品种，以保证干旱胁迫下农业的可持续稳定发展。近年来，借助遥感技术、光谱技术、机器学习技术的集成能力，基于高通量表型技术的作物生长监测研究取得极大进展，为干旱胁迫下，大规模作物水分含量快速、无损、精确研究提供可能。高通量表型技术在作物干旱胁迫中的应用有助于指导精准灌溉，提高作物水分利用效率，并帮助育种学家快速筛选耐旱作物品种，辅助优质作物改良。系统阐述了高通量表型技术的原理以及其在作物干旱胁迫中的应用进展，以期为相关研究提供参考。

为提高年降水量预测精度，提出一种基于小波包变换（WPT）和孔雀优化算法（POA）、沙猫优化（SCSO）算法、猎豹优化（CO）算法优化的高斯过程回归（GPR）预测模型，并将其应用于文山州年降水量预测研究。首先，利用WPT将实例1956-2021年降水量时间序列分解为1个周期项分量和3个波动项分量；其次，简要介绍POA、SCSO、CO算法原理，利用POA、SCSO、CO分别优化GPR超参数，建立WPT-POA-GPR、WPT-SCSO-GPR、WPT-CO-GPR模型；最后，利用所建立的3种模型对年降水量周期项分量和波动项分量进行预测，将4个分量的预测结果加和重构后得到最终预测结果，并构建基于支持向量机（SVM）的WPT-POA-SVM、WPT-SCSO-SVM、WPT-CO-SVM模型、基于RBF神经网络的WPT-POA-RBF、WPT-SCSO-RBF、WPT-CO-RBF模型和未经优化的WPT-GPR模型作对比分析模型。结果表明：①WPT-POA-GPR、WPT-SCSO-GPR、WPT-CO-GPR模型对年降水量预测的平均绝对百分比误差MAPE分别为0.52%、0.46%、0.48%，平均绝对误差MAE分别为5.80 mm、5.31 mm、5.25 mm，均方根误差RMSE分别为8.20 mm、7.72 mm、7.83 mm，确定性系数DC>0.99，预测效果优于其他7种模型，具有更高的预测精度和更好的泛化能力。②POA、SCSO、CO能有效优化GPR超参数，显著提高GPR预测性能。③所构建的3种模型具有普适性，为降水等时间序列预测研究提供参考。

塔布河是内蒙古高原西部流域面积最大的内流河，也是北方生态屏障核心区，研究其水源供给服务对当地农牧业发展和生态环境保护具有重要意义。基于InVEST模型和情景分析法，揭示近20年塔布河流域产水量的时空格局及其对降水量变化和土地利用变化的响应规律，定量评价退耕还草工程对研究区水源涵养的影响。研究结果表明：2000-2020年，塔布河流域土地利用以耕地向草地转变为主，退耕还草显著促进产水量的增加；塔布河流域产水量年际呈波动减少趋势，多年平均产水总量为7 752 万m³，多年平均产水深度为8.63 mm；在空间上产水量整体为南多北少，山丘区产水量显著大于山间盆地平原区和一般平原区，产水量显著增加的类型是草地；流域产水量受降水变化影响较大，受土地利用变化影响较小，在月季尺度上与气温和潜在蒸散量存在较为明显关系。