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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

作物种植结构是规划灌溉制度、估算作物产量的重要参考依据，利用遥感准确地对作物进行识别是一项具有挑战性的任务。研究采用5-9月组成的时序影像和各单月影像，分别提取光谱反射率和指数，并通过RF、SVM和DT等算法对玉米、大豆、水稻进行分类，对比时序影像和单月影像的分类精度差异。结果如下：①在RF算法上，时序影像比最佳单月影像的分类精度提高了6.4%；SVM算法提高了3.33%；DT算法提高了6.25%。②在时序影像上，RF算法的分类精度比SVM提高了2.92%，比DT提高了6.25%。综上所述，时序影像可以提高作物的分类精度，且RF为最佳算法。

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。

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。

介绍了在箱式超声波明渠流量计产品标准制定过程中，对测箱多声道测流原理的厘定和对测箱性能指标的确定、验证情况，要求标准中的性能指标必须要定量且可测可证实；提出了对工业化生产的测箱产品应进行检定，对工程化的测流装置作品应进行校准的建议，以及设计建造槽宽可调节的测试和检定用测槽的建议。

淹水胁迫是湿地、稻田等生态系统中的重要环境因子，显著影响土壤物理化学性质及微生物代谢过程，进而调控温室气体（二氧化碳和甲烷）的生成与排放。淹水导致土壤氧化还原电位（Eh）下降，驱动微生物代谢由好氧呼吸向厌氧发酵转变，同时改变酸碱度（pH）值、有机质分解速率等。这些土壤生境变化又进一步对二氧化碳和甲烷的产排特征造成影响。该文介绍了淹水条件下土壤生境变化，进一步分析了淹水胁迫对二氧化碳和甲烷产排的影响，重点综述了淹水胁迫条件下土壤生境变化与二氧化碳和甲烷产排的互作机制。未来通过建设完善土壤生境与二氧化碳和甲烷排放调控措施、多尺度互作机制解析、多学科基交叉生态模式探索等手段，有助于全面理解土壤生态系统碳循环过程，为生态系统保护、气候变化应对及农业可持续发展提供关键科学依据，以期推动相关领域的进一步研究与实践应用。

农田生态系统作为实现碳中和的重要载体，其碳源/汇精准核算是优化农业管理措施的关键基础。然而，现有碳核算体系多聚焦于单一温室气体排放或旱作农田，对灌溉稻田中水分管理、土壤碳库与作物碳吸收的耦合效应缺乏系统性量化，导致减排增汇潜力评估存在显著偏差。以常州市金坛区稻田为对象，开发了一套灌溉稻田全生命周期碳核算方法学，系统评估了不同灌溉模式（淹灌、间歇灌溉、控制灌溉）对温室气体排放和碳汇潜力的影响。基于静态箱-气相色谱监测、土壤碳库动态分析和作物碳储量测算，构建了包含水分管理调节系数（ K_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}、 K_{{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}}）和土壤碳矫正因子（CSF）的混合核算方法学。研究结果表明：控制灌溉模式显著降低CH?排放（p0.01），整体降低了稻田增温潜势；控制灌溉下土壤有机碳储量增加（CSF=1.001），根冠比提升至0.25，地下碳输入量增加；相较传统淹灌，控制灌溉平均减少碳当量23 197.16 kg/hm² CO?e。该方法学创新性地耦合了实测数据与排放因子法，填补了我国亚热带稻区碳核算方法空白，为CCER农业碳汇项目开发提供了可推广的技术标准。

电力提灌工程的建设运行可有效应对区域水资源分布不均的窘境，对区域社会经济和生态的高速发展意义重大，构建统一的评价指标体系量化评估电力提灌工程生态效益，有助于提高区域水资源精细化利用水平和推动高质量发展。以黄河流域干旱区景泰县为研究对象，构建生态移民区生态效益评价体系，探究电力提灌工程对区域的生态贡献及其影响因素，系统分析气候变化和人类活动对研究区生态效益的影响。结果表明：①1990-2020年景泰县主要土地利用转移方式为耕地和中低覆盖度草地之间的相互转换；②中低覆盖度草地和未利用地显示出较高的破碎化水平；除景观分割度、蔓延度、聚集度指数外，其他指数30 a整体呈现增大趋势；③NDVI年均值呈现先减小后增大的趋势，30 a整体下降7.47%，表现出由高值区域向周边地区持续改善的趋势；④NPP年均值先减小后增大，2000-2020年显著增加124.31 g/m²。在黄河流域干旱区进行生态效益评估，可全面评价区域因大型灌区建设导致的水资源重分配影响下的生态效益，并为生态建设提供科学参考。

为了提高灌区水资源的利用效率，提出了一种以TIGGE数值天气预报和公共天气预报驱动实时灌溉预报的理论框架，该框架采用Hargreaves-Samani公式结合遗传算法率定地区差异化参数，开展了参考作物腾发量预测以及预见期分别为3、7和15 d的短期、中期、长期实时灌溉预报。以衡邵干旱走廊的犬木塘灌区为实施案例，结果表明：①数值天气预报产品的精度尚可，能够有效延长灌溉预报的预见期。②通过对HS公式中关键参数的优化调整，ET ₀预报的准确性得以提高，相关系数可达到0.9。③分析了不同预见期下稻田与旱作物的节水效果，相较于短中期预报，长期预报采取多次少量的灌溉策略，在降低灌后遇雨风险的同时显著减少了灌水浪费。④制定了逐日滚动的“短（1~3 d）-中（4~7 d）-长（8~15 d）”期嵌套式灌溉策略，可为灌区水资源调度及规划管理提供决策依据。

针对新疆高标准农田面积广阔，自动化滴灌过程中因输水距离过长导致管道压力不稳定及滴灌不均匀问题，设计了一种基于LoRa通信的滴灌终端系统。系统以STM32WLE5CBU6单片机为核心控制，采用太阳能供电，利用LoRa星型组网技术实现农田内信息通信。滴灌终端通过采集太阳能电池电量与阀门开度信息反馈运行状态，并结合电动阀门与压力反馈，通过阀门开度无极调节的方式稳定滴灌终端出口压力。此外，系统设计了远程控制平台以实现终端的管理与远程控制。实地测试结果表明，该系统具备高可靠的通信性能与压力调节能力，能够满足高标准农田对滴灌均匀性和稳定性的需求，具有一定的实用价值。

以菱形式流道滴灌灌水器为研究对象，通过数值模拟与机器学习相结合的方法，探究了流道结构参数与流态指数之间的关联性，并建立了相应的回归预测模型。研究首先采用SolidWorks软件进行流道三维建模，结合Fluent流体仿真软件确定各结构参数的合理取值范围；基于正交试验设计方法，生成125组实验样本数据。在数值模拟方面，采用k-ε湍流模型对流动特性进行分析；在机器学习建模方面，引入随机森林算法（RF）并结合粒子群优化算法（PSO）进行参数优化。研究结果表明：当训练集占比为80%时，PSO-RF模型在学习能力与泛化性能之间取得最佳平衡，其测试集决定系数R2达到0.854 8，且各项误差指标显著降低，在预测精度和稳定性方面均优于传统RF模型。通过参数敏感性分析可知，流道结构参数对流态指数的影响程度排序为：a（进水口宽度）>c（挡水件的水平宽度）>b（前端进水口的水平距离）>d（进水口顶端到最顶端的垂直距离）。该研究成果不仅为机器学习在滴灌灌水器优化设计中的应用提供了新思路，同时也为灌水器流道结构参数优化提供了理论依据和技术支持。

探究降雨集流渗灌系统在宁夏回族自治区固原市原州区彭堡镇红梅杏经济林小降雨资源利用中的作用，明确当地红梅杏经济林小降雨特征，为小降雨资源利用的定量研究和提高当地降水资源利用效率提供科学依据。以当地红梅杏为研究对象，采用CASC2D模型模拟小降雨径流过程，对降雨集流渗灌系统集流效率进行评价。4-7月在彭堡红梅杏基地观测到总计30场降雨数据，降雨总量154.1 mm，平均每场降雨量为5.14 mm。渗灌器集流效率分布在51.64%~86.6%，平均集流效率为65.5%。降雨集流渗灌系统集流效率较高，集流量与降雨量存在明显的正相关，并且在较高雨强下具有更强的集流能力。集流效率随着雨量增大持续提升，但增幅逐渐减小，最终趋于稳定状态。对于不同雨量级降雨集流分析得出，随着降雨量等级的提高，系统表现出显著的集流效率提升趋势。

山西省作为华北重要能源基地和生态屏障，在国家能源安全与区域发展中地位关键，但其“煤长水短”及高耗水产业结构引发严峻水安全问题并制约可持续发展，而当前针对其水安全的系统性量化研究匮乏，系统评估、识别影响因子及预判趋势是破解水资源约束的重要前提。因此，基于驱动力-压力-状态-影响-响应模型（DPSIR），构建山西省水安全评估指标体系，并采用单指标量化-多指标综合-多准则集成方法（SMI-P）量化分析2011-2022年山西省水安全动态特征；通过障碍度模型和耦合协调度模型识别关键制约因素与子系统的协同机制；运用ARIMA模型预测2023-2027年山西省水安全的变化趋势。结果显示：2011-2022年山西省水安全度呈现出波动性上升趋势且波动幅度较为平缓，整体处于“较不安全”等级，仅2021年因水资源禀赋、经济增长与人口压力的良性组合达“基本安全”状态；工业固废综合利用率、GDP增长率、人均水资源量及产水模数是影响山西水安全的主要障碍因子，形成“供给侧约束”与“需求侧压力”的双向制约；水安全耦合协调度呈现出高关联但均衡性脆弱的特征，从“勉强协调”逐步进阶至“初级协调”，2021年达“中级协调”后于2022年回落；2023-2027年水安全度呈“先升后降”趋势，2023-2026年处于“基本安全”状态，2027年回落至“较不安全”状态。