采用土柱试验法，设计3个灌水量（1 L、1.5 L、2 L），研究了不同灌水量在灌水后土壤表面CO2通量的变化过程及特征，进一步分析了温度、含水率对土壤CO2排放的影响。研究结果表明：表层土壤CO2通量在灌水后连续48 h内呈现出先降低后升高再降低再升高的变化特点，与土壤温度的变化具有一致性；土壤温度对表层土壤CO2通量的影响显著，呈指数关系，土壤含水率与表层土壤CO2通量的关系随着滴灌水量的增加逐渐减弱，无显著性；采用通径分析发现，土壤温度和含水率交互影响表层土壤CO2通量，土壤温度是表层土壤CO2通量的最主要影响因素。

针对宁夏旱区枸杞滴灌施肥系统设计、水肥管理方案等不完善问题，研究了滴灌施肥条件下湿润锋的运移变化规律，为大田滴灌施肥系统设计提供参考依据。通过室内土箱实验模拟大田点源滴灌，试验以滴头流量和施氮浓度为变量，以计划湿润层为控制量，采用完全随机组合设计，研究湿润锋变化规律。灌水氮素浓度一定的条件下，滴头流量越大灌水到达计划湿润层的时间就越短，形成的湿润体体积越大，灌水结束后湿润体水分再分布的距离越大；滴头流量一定的条件下，灌水氮素浓度越大越有利于水分在竖直方向的迁移扩散，水分到达计划湿润层的时间越短，形成的湿润体体积相对较小，灌水结束后土壤水分再分布的距离越小；水平湿润锋和垂直湿润锋运移距离与时间之间满足幂函数关系，幂指数b随流量q和施肥浓度c无明显变化，幂函数系数a随滴头流量的增大而变大，随施肥浓度的增大而变小。滴头流量和施肥浓度都会影响水分在土壤中的运移分布状况，滴头流量起主要作用。水分运移距离与时间满足幂函数关系，可以通过函数关系式来预测土壤水分运移深度。

为了探究微润交替灌溉不同交替周期和不同压力水头对室外种植辣椒生长发育以及产量的影响，本试验设置1m压力水头4天交替灌溉(A处理)、1.5m压力水头4天交替灌溉（B处理）、1m压力水头8天交替灌溉（C处理）、1.5m压力水头8天交替灌溉（D处理），五管全开灌溉（E处理）和普通灌溉（F处理）六个不同处理，分析辣椒植株的生长状况以及辣椒产量。研究表明：室外种植条件下微润灌溉处理的灌溉水分生产率均高于普通灌溉，其中1.5m压力水头8天交替灌溉处理的灌溉水分生产率最高。

为了探索适宜的水分传感器位置、决策阈值因素对膜下滴灌棉花生理生长及产量的影响，通过大田试验，分别设置3种灌水阈值和决策传感器的二因素三水平完全处理试验。结果表明：水分传感器位置因素对棉花叶片光合特性（净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、水分利用效率（WUE））、棉花株高、叶面积指数达到显著性水平（P＜0.05），灌水阈值因素对棉花以上指标未达到显著性水平（P＞0.05），水分传感器位置与灌水阈值对棉花生理生长以及产量达到显著性水平（P＜0.05）。棉花叶片Pn、Tr、Gs和Ci、WUE最大值均在T5处理，Ls最大值在CK处理。棉花净光合速率与蒸腾速率、气孔导度之间密切相关，棉花产量与棉花净光合速率、叶面积有较好的相关关系，净光合速率与叶面积在一定程度上能反映棉花产量。根据试验结果，初步认定水分传感器位置在地表下40cm、中等灌水阈值（T5）为适宜方案，可为新疆自动化控制灌溉提供理论依据。

以黄土高原离石区设施蔬菜示范基地日光温室群的越冬期跟踪监测数据为依据，分析了越冬期温室地温以及灌溉水进棚温度的变化特性，研究了越冬期内灌溉水需升温期、无需升温期的划分和需升温期内灌溉水最低可灌温度。借助CFD模型模拟手段，计算了越冬期各时期灌溉水升温所需的时间。并且以此为基础提出日光温室升温灌溉管理技术。结果表明：①河流地面灌溉水无需升温可直接灌溉时期为：11月整月；需升温的时期为：12月中旬到次年3月中旬；其余时间段全天部分时间可直接灌溉。②需升温期间，可灌溉的最低温度在7.5℃~10.8℃之间。③需升温期间，灌溉水升温所需的时间变化在5~51小时之间。以此为基础，提出了包括灌溉制度、灌溉水需升温期的划分、最低灌溉水温、升温时间以及灌溉时间在内的升温灌溉管理技术。研究结果可为季节性冻土区越冬期温室大棚的灌溉水温管理提供具有实际意义的技术支撑，对丰富灌溉理论与技术具有一定的科学价值。

为探明微润交替灌溉下土壤水分运移特征，采用室内土箱试验，以粘壤土为例，设置1m压力水头，10 cm微润管埋深，8 d交替周期，设置3组不同微润管铺设间距（10 cm、20 cm、30 cm），观测不同微润管间距条件下，微润交替灌溉下土壤水分运移情况，试验重复三次。结果表明：微润管间距30 cm时，土箱中线区域土壤含水率维持在初始含水率1.38 %左右，两条微润管形成的土壤湿润体均为圆柱体，彼此不相交；微润管间距20 cm时，土箱中线区域土壤含水量在交替灌溉管道后开始上升，试验结束时土壤含水率为11.01 %，两条微润管所形成的土壤湿润体为两个相交圆柱体，彼此影响不大；微润管间距10 cm时，土箱中线处含水率从试验开始后不断上升，试验结束时土壤含水量为13.88 %，两条微润管所形成的土壤湿润体呈近似椭圆柱体。

以五年生‘6-12’葡萄为研究对象，探讨不同水肥处理对温室葡萄品质的影响，并得出葡萄获得最佳品质时对应的水肥组合。结果表明：滴灌施肥处理W1F1与传统沟灌处理CK相比，可以显著提高葡萄的可溶性固形物含量、固酸比和糖酸比，并且可以实现节水36.5%、节肥16.7%。滴灌施肥条件下，除果实Vc含量外，水肥交互作用对其余各项品质指标均具有极显著影响；W1、W2灌水水平下，随着施肥量的增加，果实纵径和单粒重呈现先增大后减小的趋势；相同灌水水平下，果形指数和红色葡萄果实颜色指数CIRG随着施肥量的增加先增大后减小；随着灌水量的增加，果实横径整体上表现为先增大后减小的趋势，在W2F3达到最大；在同一灌水水平下，随着施肥量的增加，可溶性固形物、可溶性糖、固酸比、糖酸比与可滴定酸均呈现完全相反的变化趋势；灌水量、施肥量和水肥交互作用对果实Vc含量影响均不显著。通过对不同处理果实品质的主成分分析，得出滴灌处理中水低肥W2F3即灌水量3045m3·hm-2、施肥量750kg·hm-2时果实综合品质最优，是提高温室葡萄果实品质的有效灌水施肥模式。

为研究滴灌条件下施用脱硫石膏对甘肃盐碱地理化性质的影响，在统一淋洗定额3.2×103 m3/hm2、施用有机肥40 t/hm2、黄沙225 m3/hm2的基础上，通过2年田间对比试验，研究不同脱硫石膏施用量0 t/hm2（T0）、18 t/hm2（T1）、22 t/hm2（T2）、26 t/hm2（T3）、30 t/hm2（T4）对甘肃盐碱土的pH、碱化度、电导率、盐分离子含量、枸杞生长和产量的影响。试验结果表明：随脱硫石膏施用量的增加，土壤pH、碱化度呈递减趋势，土壤电导率先减小后增加；滴灌有助于0-40 cm土层电导率值的降低；在T3处理下，第2年枸杞干果产量为1.85 t/hm2，表明施用适量的脱硫石膏配合滴灌能改善土壤理化性质利于枸杞生长。

及时获取田间作物的土壤水分，对指导精准灌溉有重要意义。以抽穗期冬小麦为研究对象，采用低空无人机搭载六波段多光谱相机获取其冠层光谱反射率，并与参考点光谱反射率求差得差值反射率（DR），不同深度的土壤含水率（0~10cm，0~20cm，0~30cm，0~40cm，0~60cm）与参考点土壤含水率同样求差得差值土壤含水率（DSM），对DR与DSM进行相关性分析，分别建立二者的一元线性模型和多元线性回归模型并验证。结果表明：一元模型中，40cm深度的优于60cm，20cm的预测效果不佳；多元模型中，宽行距中40cm深度的最优，建模R2和验证R2均达到了0.9以上，预测均方根误差仅为0.016。该研究可大面积快速获取田间土壤水分，为精准灌溉提供一定的理论依据。

以水肥管理（4种节水灌排模式5种施肥量组合）作为调控指标，以田间试验为基础，以理论分析和数值计算为手段，系统研究了北方寒区水稻节水减排效应。研究结果表明，控灌模式综合节水效果最好，浅晒浅灌水分利用效率最低，相比湿润灌、间歇灌、浅晒浅灌，控灌模式节水指标分别提高9.40%、15.67%、35.58%；施肥量相同情况下，控灌模式面源污染物流失负荷最低，相同灌溉模式下，次低肥面源污染物流失负荷最低；方差分析结果表明，灌溉技术和施肥方式对面源污染物排放的影响显著；控灌模式下，产量在试验化肥用量范围内均高于其他节水灌排技术，从低肥到次低肥，每亩施肥量增加3.00 kg时，每亩产量约增加8.86 kg，产量增加相对明显；综上，“蓄雨控灌+次低肥”模式最有利于水稻节水、减排、增效效应发挥。

为了寻求测试冻土水理参数的低冰点液体，在探究冻结土壤水理性质中，选择出一种适合用于冻结土壤基本参数测定的低冰点液体，测定出含水率为20%的冻土渗透系数，研究冻土的水理性质，同时测定含水率为20%的非冻土渗透系数，探究冻土与非冻土水理性质的差异。研究内容以寒区低温条件为主要特色。

利用CMIP5全球气候模式预估的逐日降水资料，通过降水距平百分率构建水稻干旱风险评估模型，对未来气候变化情景下贵州省水稻移栽分蘖期、拔节孕穗期、抽穗成熟期和全发育期的干旱风险进行评估。结果表明：RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下，贵州省水稻各发育期干旱风险呈现拔节孕穗期﹥抽穗成熟期﹥移栽分蘖期。2081-2100年各情景下贵州省水稻全发育期干旱风险高于2016-2035年。2016-2035年贵州省水稻各发育期和全发育期干旱风险空间差异较大。2046-2065年和2081-2100年贵州省水稻各发育期和全发育期干旱风险空间基本呈现北部和东部较高，南部和西部较低的特点。

提出一种合理的数学分析方法确定 “巨峰”葡萄结果期开始灌溉的精确土壤水势阈值。[方法]针对以土壤水势实时监测及果实粒径无损测量、数据拟合等方法获取的果实膨大速率关于土壤水势的离散数据曲线，采用基于Matlab编程的三次样条插值法对所形成的散点图进行曲线平滑化处理，考察一阶求导后曲线的斜率变化并结合新梢生长等指标的显著性差异进行综合分析 [结果]确定了果实幼果期、第一次快速膨大期、转色期各生长阶段划分的临界值和对应时期开始灌溉的土壤水势阈值。[结论]将‘巨峰’葡萄结果期的果实生长划分为急速膨大、快速膨大、缓慢膨大、收缩四个阶段并确定了幼果期、果实第一次快速膨大期、转色期开始灌溉的土壤水势阈值分别为-11.64 kPa、-14.86 kPa和21.00 kPa，可用于指导果树的水分管理，为农业精准灌溉技术中土壤水势阈值的研究提供了方法参考和理论依据。

有效评价区域节水灌溉发展水平是制定区域节水灌溉规划的重要前提。针对现有区域节水灌溉发展水平评价方法不具有交互验证结果准确性的功能，结合熵权法和二元对比法进行主客观组合赋权，利用可变模糊集理论的矛盾性原理相互验证评价结果，用模糊数描述不确定信息，建立基于可变模糊集的区域节水灌溉发展水平评价模型。最后，结合陕西省节水灌溉水平进行算例分析，评价陕西省及各市、区节水灌溉发展水平并进行排序。评价结果表明该方法具有客观合理性和有效性，据此提出提升陕西省高效节水灌溉水平的政策建议。

总结了我国节水灌溉设备购置与使用财政补贴政策及实施现状，分析了现行政策及实施过程中存在的问题，在此基础上，提出了加大节水灌溉设备购置与使用财政补贴的对策措施。

土壤水分是作物旱情诊断及灌溉管理的基础参数。监测土壤水分对于提高水分利用效率和效益具有重要意义。传统的土壤水分监测手段由于采样点的限制，难以经济、快速地获取大范围区域土壤水分。遥感技术可以频繁和持久地获取地表特征的面状信息，为快速经济地获取区域土壤水分提供了可能。本文根据遥感数据波段不同，从可见光-近红外遥感、热红外遥感、微波遥感和高光谱遥感四个方面概述了目前比较成熟和应用广泛的土壤水分遥感反演方法及相应的估算模型。对各种方法的优缺点和适用范围进行了总结，指出了遥感反演土壤水分方法与模型存在的不足，展望了遥感反演土壤水分的发展趋势。

将粒子群算法（PSO）与树状灌溉管网模型相结合，以总管网投资最小为优化目标编制了matlab程序，并针对具体实例提出了某灌区的树状灌溉管网系统优化方案。最后将该优化方案与两级遗传优化模型得到的优化方案进行对比，说明了用粒子群算法进行树状灌溉管网系统优化的可行性和优越性。

喷灌广泛应用的节水技术，喷头的抗风性能是喷灌技术的一个重要指标。通过研究有风条件下喷洒水滴运行规律，建立水滴在空气中运行轨迹的微分方程，分析有风与无风条件下不同粒径水滴的落地点与喷头的距离以及两种条件下的水量分布规律，发现调节喷头俯仰角与喷水量可以提高喷头的抗风性，从而在有风条件下保证喷灌喷头的工作性能不受风力的影响。

针对移动式喷灌机前轮独立转向的同步控制问题，在对单侧前轮进行PID控制的基础上，基于Ackermann转向模型和单轮跟随误差推导出轮间的轮廓误差，并以轮廓误差为控制目标提出了基于模糊PD的交叉耦合控制方法，对前轮进行实时补偿。模型仿真和试验结果表明，该方法能在保证前轮角度跟踪精度的基础上，快速消除轮间轮廓误差，响应速度快，超调量小，具有较高的同步控制精度。该研究对独立转向农业机械的转向同步控制有一定的实际意义。

针对不同的植物、地理环境制定不同的灌溉策略是非常有必要的。土壤湿度对植物的生长起到关键作用，针对温室灌溉系统非线性、纯延时等问题，设计模糊PID控制器，用simulink搭建温室智能灌溉控制系统，通过仿真曲线表明与模糊控制器相比控制精度提高2%；与PID控制器相比超调量减少5%，收敛时长减少20秒。结果表明，模糊控制器由很好的鲁棒性，良好的动态性能，能够达到温室植物灌溉的要求。

针对我国普遍缺水的现状以及北方地区日光温室种植面积的逐年扩大。提出了一种结合C/S和B/S模式的智能温室监测与控制系统。本系统将传感器、执行器与发送单元进行融合，实现将敷设在田间的土壤湿度传感器、温度传感器采集到的数据；水泵转速，工作时间等数据的实时收发。移动终端对接收到的数据进行分析、归类和处理，实现了农田数据的远距离传输和智能化处理。在实验室进行传感器、移动终端与无线模块连接通讯，数据接收，远程控制的试验取得了理想效果。

低压管道输水灌溉技术灌水均匀性问题是其在推广过程的一大障碍。用常规方法计算出的结果往往管径较小，水泵扬程较高，放水口出流不均匀。本文针对常规设计方法中存在的首末放水口工作水头差大，放水口工作水头不合理，放水口实际出流量与设计流量不匹配等问题提出了相应的对策，同时提出了对常规设计结果进行校核和调整的方法，并将其应用于江苏省黄海农场中德示范区的低压管灌系统设计中。结果表明经过校核和调整，可以提高系统灌水均匀性，同时还能进一步提高设计的精度和可靠度。