新疆是中国葡萄重要的生产基地，但每年因盐碱与缺水导致减产现象严重。开沟覆膜滴灌技术结合膜下滴灌与开沟技术优点，理论上可有效改善作物生长的水土环境。为研究桁架葡萄下开沟覆膜滴灌技术对土壤水分与温度变化影响研究，在石河子147团6连试验地用EM50仪器开展土壤水分、温度监测试验。研究结果表明：（1）在开沟模式为20×100 cm，灌水定额为300 m3/hm2时，无论是膜中还是膜边，灌水前后土壤含水量维持在0.22-0.38，满足作物根系吸水。加大灌水定额，在覆膜影响下，滴灌带表面积水区面积增大，使得在滴头下方形成饱和区增大；随着开沟深度的增大，覆膜中土壤含水量变化不明显，覆膜边呈下降趋势。（2）温度监测表明，无论是温度上升期（12时），还是夜间下降期（24时），土体温度变化幅度均在15-31℃，给葡萄生长提供良好的温度环境，利于葡萄产量与品质的提高。

 以粳稻品种t-43为试验材料，研究膜下滴灌水稻籽粒灌浆期spad与农艺性状的相关性；叶面积指数与产量的相关性。结果表明：膜下滴灌水稻在籽粒灌浆期的spad值对水稻的农艺性状具有决定性生物作用；LAI在抽穗期最大，且其产量统计特征表明偏态系数和峰态系数都符合正态分布；抽穗期LAI与产量呈正相关。

为研究河套灌区紫花苜蓿的耗水规律，同时对现有灌溉制度进行优化，在田间试验的基础上，设置不同灌水水平对前两茬苜蓿进行了研究。结果表明：现蕾期和开花期是紫花苜蓿耗水的旺盛阶段，该阶段土壤水分亏缺会直接影响苜蓿产量的形成。通过多元线性回归的方法求解得到了两茬紫花苜蓿各生育期的敏感性系数，分别在0.103~0.731和0.041~0.375之间，且以现蕾期和开花期为最大，说明这两个生育阶段为苜蓿生长的关键阶段。以Jensen模型为基础，采用最小二乘法初步优化了两茬紫花苜蓿生育期内的灌溉制度，第1茬灌溉定额以1400 m3?hm-2为宜，第2茬以2300 m3?hm-2为宜，两茬灌水次数分别以4次和5次为最优。

通过田间试验，研究了冬小麦关键生育期灌水延迟对其产量和水分利用效率的影响，结果表明：冬小麦冬浇水延迟20天灌溉，与优化灌水处理相比，产量与水分利用率均无显著差异；拔节水延迟20天灌溉，枯水年会显著降低水分利用率，丰水年会显著提高水分利用效率；灌浆水延迟20天灌溉，枯水年会显著提高产量。冬小麦全生育期内不灌水会极显著的降低其产量和水分利用效率。通过综合分析冬小麦全生育期耗水量、产量与水分利用效率之间的关系，提出半干旱地区冬小麦最佳灌水模式：枯水年份，冬小麦灌浆水延迟20天灌溉，丰水年份，冬小麦拔节水延迟20天灌溉，可获得适宜的产量和较高的水分利用效率。

以半干旱区农田水循环为出发点，以西辽河半干旱区建平县为代表，通过人工模拟降雨及三因素三水平正交试验设计，对不同农田下垫面处理方式对降雨入渗的影响进行研究。为全面了解情况，共选取雨强（10mm/h、20mm/h、30mm/h）、土壤初始含水率（田间持水率的50%、60%、70%）及农田下垫面处理方式（平整裸地、起垄不覆膜、起垄覆膜）三个降雨入渗影响因素。结果表明：农田下垫面处理方式变化对降雨入渗的影响受控于降雨强度，雨强为最大降雨累积入渗量的首要影响因素，土壤初始含水率的影响较小。起垄覆膜对降雨入渗的影响主要体现为加快湿润锋推移，缩短入渗时间，减少降雨累积入渗量。

对小麦需水量与产量的关系进行了试验研究。结果表明，小麦需水量与产量关系呈二次抛物线关系，函数式y = -0.4341x2 + 348.66x – 67248。在整个生育期中，小麦苗期需水强度最低，拔节期至成熟期小麦的需水强度基本随着生育期的推进逐渐上升并在孕穗至成熟期达到峰值，说明拔节期～孕穗期为小麦的生长旺盛期。试验成果为制定贵州小麦灌溉制度提供了参考依据。

针对压砂地随使用年限老化、失效及种植过程中不便于土壤翻耕问题，通过在土地上铺设不同覆盖材料种植西瓜，对种植过程中0至60cm深土壤水分变化，作物光合速率、覆盖层下土壤表面温度变化以及作物产量与生理指标进行分析比较。结果表明，利用当地砂石并添加大比例粉煤灰制成的混凝土板材满足土地耕作强度要求，具有较好的经济性、耐久性、保温性及保水性能。这种铺设连续型板材材料覆盖下的西瓜产量接近传统压砂地，同时可有效减少砂土混合并便于压砂地轮作翻耕。此种板材铺设荒地种植西瓜为改善压砂地老化失效提出新的思路。

膜下滴灌技术是干旱农业区高效节水灌溉的重要手段，以玛纳斯河流域石河子试验站实测数据为基础，运用HYDRUS-2D模型对一膜四行方式下新疆棉田的土壤水运动进行了二维模拟，探讨膜下滴灌在一膜四行覆膜方式下土壤水平衡状况。结果表明，一膜四行覆膜方式下的膜下滴灌技术使新疆棉田无效水分蒸发量以及深层渗漏量大大减少，数值模拟方法可较好地模拟新疆棉田的土壤水平衡状态。上述研究可为宏观尺度上的膜下滴灌模拟与研究提供借鉴，同时对保障干旱区农业生产也有积极作用。

为了探讨微咸水膜下滴灌对土壤盐分分布和番茄产量的影响，在内蒙古河套灌区进行了田间试验，共设置3种灌水处理：淡水灌水定额30mm、微咸水灌水定额30mm和微咸水灌水定额37.5mm，每个处理重复3次，随机布置。结果表明：HCO3-、Cl-、Na+和K+容易随水分移动，当微咸水灌水定额为37.5mm时，淋洗效果最好；SO42-、Ca2+ 和Mg2+与土壤胶体吸附力较强，不易随水分运动，淋洗效果不明显；在番茄生育期结束后需要秋季或来年春季汇水洗盐，防止微咸水灌溉后引起的盐碱危害；微咸水灌溉相比淡水灌溉的灌水定额要增大1/4左右。

通过对红寺堡区弘德村的红枸杞采用不同的灌水定额对其生长特性、光合作用及产量进行研究，结果表明：枸杞的光合速率日变化呈双峰型，峰值分别在11：00和15:00左右，当灌水定额为135 m3/hm2时，枸杞的光合速率[16.01 CO2μmol/(m2?s)]最高，比灌水定额为67.5、0 m3/hm2分别高22.75%，52.95%；枸杞的新稍生长长度及地径生长量随灌水定额的增加而增加，当灌水定额为135 m3/hm2时，新稍生长长度（31.5 cm）及地径生长量（0.618 cm）达到最大，分别比灌水定额为67.5 m3/hm2高28.57%，50.71%。因此，根据当地的水资源情况及经济效益考虑，选择灌水定额为135 m3/hm2为最佳灌水定额。

以季节性冻融期系列田间试验资料为基础，探求不同水肥耦合下非饱和冻融土壤介质中含水率的时空变化特征。结果表明：封冻前N0W0含水率较灌水地块低。快速冻结阶段水分运移主要受冻结作用形成的附加基质势驱动，土壤聚墒区为20-50cm，N500W750和N300W375处理峰值聚墒量高于其它处理。稳定冻结期土壤聚墒区范围延伸至60cm处，含水率峰值下移至50cm，由大到小为：N300W750、N300W375、N500W750、N0W0、N500W375、N100W750、N100W375。解冻后 N300和N500地块0-60cm土层略高于自然储水量；封冻前后表土层（0-20cm）灌溉效应衰减随深度增加而延迟。N500W750和N300W375地块10-20cm冻结含水峰值呈现时间比N0W0提前7d。灌水后30-40cm含水率峰值高于N0W0，冻结聚墒峰值出现时间随肥量的增加而缩短，消融期N500W750和N300W375处理对水分的吸持作用更强。N300W750和N300W375处理50-60cm的含水率峰值较高，消融期增幅最为明显，分别为2.00%和0.9%。冻融期各处理土壤含水率与N0W0绝对关联度整体随深度增加而减小，说明水氮量组合对冻融期0-60cm含水率时程动态的影响随深度增加而递减。

通过研究油葵不同灌水方式对土壤水分、盐分含量的变化和经济效益比较，找出合理的灌溉模式，提高灌溉水利用率。试验设4个处理：不灌水（CK）、灌水1次（开花期）、灌水2次（开花期、灌浆期各一次）、灌水3次（现蕾期、开花期、灌浆期各一次），每次灌水量900m3·hm-2，重复3次，随机区组排列。结果表明：灌水2次处理在降低（0-20）cm土层土壤盐分含量、pH方面效果最好；灌水2次处理显著提高了油葵产量和经济效益，分别比对照提高91%、117%。结论：灌水2次处理模式有利于油葵正常生长发育，降低了土壤返盐，能抑制耕作层中盐分的表聚，显著地提高油葵产量和经济效益，是油葵最佳的灌溉模式。

为探明星海湖水质状况，分别于2013-2015年春（4月）、夏（7月）、秋（10月）、冬（1月）采集水样，在水环境因子时空分布特征调查分析的基础上，运用BP神经网络法、灰色关联法对星海湖水质进行评价，运用综合营养状态指数法进行富营养化评价。结果表明：星海湖水环境因子表现出明显的时空变化规律，水质综合评价为Ⅱ-Ⅲ类，轻度富营养化。

在 Cobb-Douglas 生产函数基础上构建扩展索洛模型，分析 2003－2014 年新疆水资源－环境要素投入对畜 牧业经济增长的贡献。结果表明: 从资本－人力－资源－环境要素投入到仅资源－环境要素投入的变化中，资源－环境要 素投入的贡献率明显提升，全要素生产率的贡献率不断下降; 资本、人力、资源和环境要素变化符合环境库次捏茨倒 “U”型曲线走势，且处于曲线最高点左端，彰显着初期产业发展的特性; 畜牧业经济发展和相关的资本、人力、水资源 环境要素的规模效应在不断增加，但技术效应和结构效应的作用还未完全显现; 水资源－环境要素对畜牧业经济活动 中所消耗和排放的污染物的消纳作用显著、贡献性突出，而技术进步、制度完善、结构优化等因素在畜牧业经济增长 中的贡献有待进一步提升。

选取伊通河流域为研究区，在构建伊通河流域数字化平台的基础上，将SWAT模型与环境经济学方法相结合定量估算了研究区的农业非点源污染损失，为伊通河流域农业非点源污染的防治与管理提供科学依据与决策支持。研究结果表明：构建的伊通河流域农业非点源污染模型达到了精度要求。本区2010年农业非点源泥沙负荷、总氮负荷以及总磷负荷均为最高，2011年均为最低；研究区的土壤侵蚀主要是由耕地引起的，占总量的96%以上。研究区农业非点源污染损失折算成人民币约为52845.42万元/年，年降雨量越大的年份损失越严重；总体上，伊通河流域内农业非点源污染价值损失的大小顺序为：总氮污染价值损失>泥沙淤积价值损失>总磷污染价值损失>土地废弃价值损失。

研究利用辽宁省朝阳市6个地区的气象站1952-2015年期间64年的逐日降水量、气温等气象数据计算其Palmer干旱指数，并应用小波分解对PDSI指数进行多分辨率分析，从而探究了该地区干旱发生等级、频次、覆盖范围、周期、突变等时间演变特性及发生规律。研究结果表明，朝阳地区年和四季干旱均呈增加趋势，秋季的干旱情况最为严重、夏季的干旱次之、冬季和春季的干旱程度较轻；年、春、夏、秋、冬干旱发生频次分别为5.72、1.3、1.59、1.56、1.41个月；干旱覆盖范围分别为82.6%、38.0%、48.2%、47.9%和37.0%；夏季和秋季发生多次干旱突变，1980s突变较为明显，且干旱变化存在明显的长、中、小周期嵌套特性。

为探究黑龙江干流水质对居民生活和农业灌溉用水的影响，选择溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮和pH四项监测指标作为研究对象，对漠河北极村、大兴安岭呼玛、黑河和伊春嘉荫四个断面过去一年每周水质监测数据进行预处理，运用物元综合评价模型，对黑龙江干流水质做出综合评价。然后根据监测结果，采用灰色预测模型对相应地区未来26周的各项监测指标进行预测。结果表明：漠河北极村、大兴安岭呼玛断面水质主要为Ⅰ类和Ⅱ类，黑河断面水质主要为Ⅱ类和Ⅲ类，伊春嘉荫断面水质主要呈Ⅰ类和Ⅲ类。漠河北极村、大兴安岭呼玛断面未来26周水质较好，黑河断面高锰酸盐浓度较高，伊春嘉荫断面高锰酸盐与氨氮浓度均较高。研究表明：黑龙江干流水质基本可以满足居民生活和农业灌溉用水需要，运用物元分析法和灰色预测模型对水质进行评价及预测是可行的。

农业水价补偿是解决农民承受能力低，促进供水单位正常经营，推进水价改革顺利进行的关键问题。在对现有关于农业灌溉用水补偿问题的文献研究分析基础之上，用博弈论的研究方法对补偿问题进行讨论，得到政府补偿农业用水额度，并创新性的分析了此补偿额度的内涵，即包含用水补偿额度和节水补偿额度。此外，还分析得出在提高水价之后，政府给予农户一定的补偿之后农户与农户之间也仍会出现“囚徒困境”的局面，即农户选择不合作，不节水。因此，需要政府及时进行干预和疏导工作，使个人利和集体利益达到共赢。

管护机制逐渐成为影响农田水利设施持续应用的重要内容，不断提升设施管护绩效对推进农业现代化具有重要意义。凭借便捷性和时效性的特点，农民用水户协会在水利设施管护中的作用不断凸显，但其会员服务能力、管护组织能力还有待提高。以平衡计分卡为架构标准，从管护效能、会员服务、内部管理、学习与发展四个方面对农民用水户协会参与农田水利设施管护的绩效进行评价，有利于提升用水户协会的设施管护能力，促进协会自身的战略发展，以期对农村基础设施建设有所裨益。

农用水权置换有助于缺水地区的农业用水效率提升，并促进相关区域的产业结构优化，对缺水地区有着十分重要的意义。借助多主体模型，分析了土地流转农用水权置换中农民节水意愿和农业安全的影响，并研究了四种水权置换市场调控状态下（自由市场状态、农业水权管制状态，工业水权管制状态，工农业水权管制状态）的置换主体行为，以探索政府在水权市场中的地位问题。仿真结果表明，土地流转机制对水权置换中的农业生产安全和农民节水激励起到正面作用，通过农业端的控制和规范工业端的水权交易行为是保障农业生产安全的有效措施。

针对湖北省鄂北地区干旱现状，采用长渠灌溉试验站水稻灌溉试验成果，构建了鄂北地区水稻生长作物模型。通过假定不同灌溉下限和灌水定额设置了不同灌溉模式，利用构建的模型对不同灌溉模式进行了优化分析，提出了鄂北地区适宜的灌溉模式。在此基础上，计算分析了鄂北地区水稻不同灌溉模式的节水潜力。

针对我国干旱半干旱地区农业生产中农田高效节水灌溉、水肥一体化施肥、秸秆覆盖还田、提高土壤肥力中存在的普遍问题，采用农机与农艺相结合的方法，以创新农田高效节水灌溉的技术与方法为中心，注重把水肥一体化施肥、秸秆覆盖还田等主要问题与之深度融合，形成一种新型农田节水集成配套综合技术----覆盖畦灌灌溉。在对这一综合技术的概念、实现方式、功能定位等进行了初步探讨的同时，对开展覆盖畦灌灌溉综合技术研究前景进行了展望。

近几年微灌在我国得到了大面积推广，形成了以西北地区为主、以大田优势作物为主的规模化发展布局，形成了与农艺、农机相结合的综合模式，取得了显著的节水、增产、增收效果，促进了农业现代化发展。本文总结了微灌发展现状、成效特点、存在的问题，分析了微灌发展面临的形势，并对“十三五”微灌发展进行了预测与展望。预测了“十三五”微灌发展的规模与布局，提出了“十三五”发展的6个重点发展方向，一是推广水肥一体化技术，充分发挥微灌节水节肥、增产增收效果；二是推广与农业现代化相适应的低压小流量滴灌技术，推进农业现代化进程；三是推广自动化、智能化技术，提高灌溉管理水平；四是加强作物灌溉制度、精准施肥研究推广，指导农民科学灌溉施肥；五是总结管理改革经验，完善高效节水灌溉管理机制；六是变革完善投入方式，优化微灌发展布局。

为解决目前我国农业上主要农作群体存在的自动化灌溉程度不高问题，研制一款基于土壤墒情传感器MS10的田间无线精准灌溉系统。该系统主要有三个重要的组成部分：上位机监控系统、无线数据传输通道和下位机数据采集器。该系统可根据用户在上位机设置的土壤墒情上、下范围自动控制电磁阀的开闭使土壤墒情值始终保持在一个范围内。该传感器是根据频域反射法（FDR）原理制成，精度高、反应快。该系统总体运行稳定、功耗较低、操作方便简单，对于目前我国农业的存在问题的解决针对性强，有较好的实用价值和市场推广价值。

为了提高精细化种植的用水效率，设计并实现了一种基于 Raspberry Pi II 的智能云灌溉系统。系统能够 实时采集空气温湿度及土壤湿度的信息，通过模糊运算控制器输出合适的灌水量。利用 Raspberry Pi II 强大的运行 能力，把目前在互联网界流行的 Python，flask 等 web 技术用到了本系统，实现了 web 平台的远程手动控制和自动控制 及数据监控，电脑、手机和平板均可以通过局域网或互联网访问和控制，真正把该系统变成了一个集控制、运算、数据 储存的“云”平台。该系统运行可靠，界面友好，对智能精准灌溉系统的设计具有一定的参考价值。 

农业部于2016年制定并发布了《关于推进农业农村大数据发展的实施意见》，《意见》规划到2020年底前，实现农业农村历史资料的数据化、数据采集的自动化、数据使用的智能化、数据共享的便捷化。本文抛砖引玉，重点探讨了大数据及人工智能技术在灌溉领域的几个应用案例及发展趋势，简析了大数据及人工智能技术在灌溉领域的应用价值。