为了进一步提高农田墒情监测精度，在田间试验基础上分析了不同取样方法对农田土壤水分观测结果的影响，并以环刀取样观测结果为对照，对不同取样方法观测精度进行评价。结果表明，壤土和粘土条件下，全钻掐头去尾法精确度较高；不同的取样条件下，无论土壤水分处理高低和取土层次的深浅，全钻掐头去尾法精确度较高。

基于室内模拟实验，研究了不同负压（0kPa、-5kPa 、-10kPa、-15kPa、-20kPa）灌溉条件下土壤水分的运移规律。研究结果表明：不同负压条件下的负压灌溉湿润体均为近似椭球体，其水分入渗量及湿润锋的运移均与时间呈显著幂函数关系(Y=aXb),相关系数在0.99以上，入渗速率随负压绝对值增大而减小，-5kPa处理的渗水速率为对照的80%,-10kPa处理为对照的67%,-15kPa和-20kPa处理均为对照的57%。湿润锋水平和垂直运移速度随负压绝对值增大而降低，与对照相比，-5kPa处理的垂直湿润锋延迟2天到达箱底,-10kPa处理延迟5天,-15kPa处理延迟8天，-20kPa处理延迟12天。土壤含水量变幅随着控制水势下降而增加，下限土壤含水量减小。

为了探究不同沟灌方式下田间土壤水分及盐分运移规律，选定甘肃省景泰川电力提灌灌区为研究区，以田间分区试验为基础，运用HYDRUS-3D模型对交替隔沟灌（AFI）、常规沟灌（CFI）及固定隔沟灌（FFI）三种沟灌方式下土壤水盐运移进行模拟，并用田间试验数据对模拟结果进行验证。结果表明：不同沟灌方式下土壤各层含水率变化趋势基本一致，常规沟灌深层含水率约为32%，高于其他两种沟灌方式；土壤含盐量受沟灌方式及灌水量的影响较为显著，灌水量越大，洗盐效果越明显；从长周期来看，土壤盐分均出现不同程度累积，0~20cm层常规沟灌积盐率为22%，固定隔沟灌为26%，交替隔沟灌为10%，交替隔沟灌对于控制盐分的积累效果最好。

为探讨土壤容重对蓄水坑灌入渗和水氮分布的影响，试验采用30°扇柱体有机玻璃土箱，高120 cm, 半径100 cm, 设置3个土壤容重水平：1.3 g/cm3、1.4 g/cm3和1.47 g/cm3。通过室内入渗试验，研究了土壤容重对肥液入渗、含水率分布、铵态氮和硝态氮含量的影响。结果表明：蓄水坑灌条件下，累积入渗量随土壤容重的增大而减小，不同容重下累积入渗量与入渗时间之间均符合Kostiakov入渗模型。随土壤容重的增大，湿润体范围逐渐减小，再分布1d内，0~60 cm深度土壤体积含水率随土壤容重的增大而增大。土壤铵态氮含量随土壤容重的增大在不同径向方向上变化不一致。不同容重下深层湿润锋处土壤硝态氮的累积量为：1.47 g/cm3>1.4 g/cm3>1.3 g/cm3。

为了探明不同灌水方式对玉米耗水及效益的影响，利用土壤墒情自动监测系统和TDR水分速测仪联合对玉米地埋式滴灌(W1)、膜下滴灌(W2)、覆膜沟灌(W3)和大田畦灌(W4)条件下的玉米土壤水分动态进行观测和监测，运用水量平衡原理进行玉米耗水规律分析计算。试验表明：不同处理全生育期总耗水量差异显著，依次为W4>W3>W2>W1，W1耗水量最小为356.23mm，W4耗水量最大为573.21mm，W4比W1大37.9%，产量和总干物质累计量与耗水量表现出相同的规律，但耗水指数、水生产效益和水经济效益却表现出完全相反的规律，比如水生产效益，W1水生产效益4.14kg/m3，分别比W2、W3 、W4大3.38%、6.76%、11.35%。因此在干旱地区推广节水灌溉，并且实行少量多次的灌溉制度更有利于提高灌溉效益。

为了准确推求包气带土壤的持水性能和水分运动参数，以黄土高原区田间耕作层土壤水分特征曲线的试验资料为数据样本，建立了以易于通过试验手段获取的土壤基本理化参数为输入变量，以土壤水分特征曲线Gardner模型参数为输出变量的BP预测模型。所建立的预测模型对两参数预测值的平均相对误差在6%以下，在可接受的范围。研究结果表明：选取土壤体积质量、有机质量、黏粒量、粉粒量以及无机盐量等基本理化参数作为预报模型的输入因子是合理的，所建立的土壤水分特征曲线Gardner模型参数BP预报模型可靠。研究结果可为黄土高原区包气带土壤持水性能和水分运动参数的准确获取提供借鉴。

对根域限制栽培模式下的美人指葡萄在生长期进行了不同灌溉处理的试验，检测了美人指葡萄的叶片气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、净光合速率、叶绿素含量及果实品质、产量等各方面的变化情况。结果表明，随着灌溉量的降低，美人指葡萄叶片的气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、净光合速率、叶绿素含量均呈下降趋势，且改变这些参数的峰值出现的时期，果实品质呈上升趋势，使果实提前进入第二次膨大期，产量与总可溶性固形物降低。总之，灌水量的减少会降低葡萄总营养生长量与生殖生长量，且灌水量越少影响越大。

通过室内试验，对目前国内常用的三种类型滴灌带（管）（单翼迷宫式滴灌带、内镶片式滴灌带及内镶圆柱状滴灌管），分别在内蒙古自治区典型土壤粘壤土、壤土及砂壤土中开展地下滴灌试验研究，分析了水分运移与滴灌带流量及土壤特性的关系，得出了不同土壤内水分运移基本规律，并初步得出了不同流量滴灌带（管）在不同土壤内的适用性，为用户初选滴灌带奠定了基础。

为研究不同土样类型对土壤热湿迁移规律的影响，搭建了一维土柱实验台，选取砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂、粘土6种土样类型作为研究对象，分别进行了热湿迁移规律的实验研究。实验结果表明：在初始含水率为5%、热源温度为30℃、击实功为20J实验工况下，6种土样在加热过程中热迁移表现出差异性，粉砂、细砂和粘土热迁移效果最佳，砾砂和粗砂次之，中砂热迁移效果最差。在热影响半径内，土体中热量的传导与含水率的传递相互作用，互为驱动：愈靠近热源，温度梯度愈成为水分在土样中运移的主要驱动力；愈远离热源，湿度梯度愈成为温度传导的主要驱动力。本文得到的不同土样类型在热湿迁移规律上的差异性及非饱和土样热湿迁移驱动机理可以为解决工程中所遇到的不同土质热湿迁移问题提供一定的参考依据。

为了研究艾比湖绿洲地区降水变化特征，利用4个气象观测站1960-2013年的逐月降水资料，运用趋势分析法、Mann-Kendall突变检验、T检验、小波分析和GIS空间分析等方法，对艾比湖绿洲地区近54年降水的趋势性、突变性和周期性进行综合分析。结果表明:近54年来，艾比湖绿洲地区年降水量呈7.95mm/10a速率增加，四季降水量变化与年降水量变化趋势基本相同，呈春秋微增，夏冬强增的特点；通过M-K检验发现，艾比湖绿洲地区年降水量在1986年发生了增加突变，但未发生显著趋势性变化；小波分析结果表明艾比湖绿洲降雨在长时间序列中呈多时间尺度特征，变化较大。通过以上分析，近54年艾比湖绿洲地区总体气候呈湿润化趋势。

农业用水量在我国用水总量中占60％以上，同时农业灌溉用水量占农业用水量的90％以上，我国的农业灌溉用水的有效利用系数仅为0.53，因此农用水平衡的分析将有效促进节约用水。文章从农用水的来水量和耗水量角度阐述，以安徽省某项目区为例，对比了项目区农业规划前后的农业耗水量，结合产业结构调整和农业节水技术，计算并预测了不同水平年份下项目区的农业水资源的供给与需要状况。其次在探讨了区域农业水资源供需的矛盾的基础上，提出以建设农田水利工程，推行节水灌溉技术、合理提高水价等农业节水的解决对策。

为了揭示生物炭施用对节水灌溉稻田甲烷排放的影响，基于田间试验，阐明了不同生物炭施用量条件下节水灌溉稻田甲烷排放通量及排放量变化规律，分析了生物炭施用对节水灌溉水稻产量及灌溉水分生产率的影响。结果表明，节水灌溉稻田CH4排放集中在水稻生育前期（移栽后40d之前），后期维持在较低水平。移栽后20d之前，施用生物炭增加了节水灌溉稻田CH4排放通量，之后降低了稻田CH4排放通量。中量（20 t·ha-1）与高量（40 t·ha-1）生物炭施用量均减少了节水灌溉稻田稻季CH4排放量，降低率分别为29.8% 与6.3%。与此同时，生物炭施用后节水灌溉水稻产量增加9.3%-15.9%，灌溉水分生产率提高15.1%-15.9%。节水灌溉稻田施用生物炭在减少CH4排放同时，能够实现节水增产。

利用Morlet小波和dbN小波分析吉林市内4个雨量站55年降水量不同时间尺度的周期规律及变化趋势。研究结果表明，吉林市年降水量整体上存在2~6年的短周期和22~25年的长周期，在10~13年处还存在小型波动。在长时间尺度上，吉林市年降水量整体上将呈现近期逐渐增加至最大值，后逐渐减少的趋势。

痕量灌溉是近几年来发展的一种全新的基于膜过滤技术的节水灌溉方法，其核心过滤元件聚四氟乙烯膜具有优异的机械性能、耐老化性能、化学稳定性能等优势，但其本身的疏水性容易导致过滤膜发生污染堵塞，使得痕量灌溉系统不能长期稳定运行。本文以聚四氟乙烯膜为研究对象，对其进行多巴胺亲水性改性和抗腐殖酸溶液污染性能实验研究。研究结果表明，改性后的复合膜较未改性的初始膜具有较好的亲水性；多巴胺聚合物牢固的吸附在复合膜表面；复合膜较初始膜的抗污染性能大大的改善。这将在极大程度上提高聚四氟乙烯膜的寿命和痕量灌溉系统的运行可靠性，为痕量灌溉技术的发展与应用提供了一定的技术指导。

采用大田试验，以常规施肥量下普通水源灌溉为对照（CK），研究了减量施肥条件下，池塘养殖废水灌溉后对水稻产量、养分吸收和0～60 cm土壤剖面中氮磷分布的影响。结果表明，池塘养殖废水灌溉条件下，水稻产量以常规施肥量下处理最高，较CK处理增产2.3%，氮磷吸收量分别增加了4.4 kg?hm-2和2.0 kg?hm-2，80%常规施肥时其产量和氮磷吸收量与CK处理相似，而60%常规施肥量下产量和氮吸收量较CK处理显著降低；在水稻生长期内，100%常规施肥（100%CF）、80%CF和60%CF处理耕层土壤全氮含量分别平均增加3.8%、-2.3%和-10.1%，全磷含量分别平均增加3.3%、-4.2%和-10.7%；土壤全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量在0～60 cm土层深度随着土壤深度的增加而呈现降低的趋势，在同一土层深度下，会随着施肥量的减少而减少，因此，减量施肥下池塘养殖废水灌溉不会导致土壤剖面中氮磷量的增加。综合考虑作物的产量效应和土壤氮磷素累积的环境风险，水稻全生育期池塘养殖废水灌溉，可节约化肥20%和清水灌溉量5700 m3?hm-2。

依据最严格水资源管理制度中水资源开发利用红线指标—用水总量的影响因素特征及其变化规律，对其提出综合运用时差相关分析与多元回归模型的预测分析方法，该方法特点是在时差相关分析法鉴别出先行影响因子的基础上，再建立多元回归模型预测用水总量。以太湖流域为实例，通过时差相关分析法筛选出与区域用水总量相关的人口、产业结构比、农田面积、人均用水量、工业用水量等八个预警指标，再借助SPSS软件建立多元线性回归分析预测模型，模型检验表明该方法具有较好的拟合度和预测精度。通过该模型方法预测了太湖流域2015年及2020年用水总量，并分析了其变化趋势，所用方法及其计算成果可为太湖流域水资源承载能力评估提供参考依据。

针对智能温室变量施水作业中土壤水分传感器部署问题，提出一种将规则网格化和Delaunay三角剖分算法相结合的布点方法。该方法通过规则网格化，将温室种植区域土壤离散成多个正方形网格，再对每个正方形网格进行Delaunay三角剖分。考虑到土壤含水量存在空间变异性，利用变异系数对剖分的三角网格进行约束，将局部变异性较大的三角网格再次细分，实现少量传感器确定温室土壤含水量分布特征。利用MATLAB确定土壤含水量变异系数阈值，对最终部署点的采样值使用Kriging插值与实际土壤含水量三维分布图对比验证，并通过对照实验验证了算法的正确性，为温室精细化变量施水作业奠定基础。

压差式施肥罐是使用最为广泛的一种施肥设备，由于其出口浓度随压力和施肥量等因素而变化，直接影响施肥质量和系统运行的稳定性。通过控制不同施肥量和压差条件，对施肥罐出肥口的肥料浓度随时间的变化过程进行了试验研究，施肥量采用1.0、1.5、2.0kg三个水平，施肥罐作用压差采用0.03、0.06、0.09、0.12、0.15MPa五个水平。结果表明：通过施肥罐出口的流量随施肥罐作用压差呈幂函数关系增大；施肥罐出口肥液浓度随时间减小，施肥过程的前10min浓度降低最为明显，20min后趋于稳定。每次装入的施肥量的适宜范围为1.0-2.0kg，过量时会造成施肥总历时过长且部分肥料在施肥结束时仍不能溶解。施肥历时的主要影响因素包括施肥量和作用压差，施肥历时与施肥量、压差呈幂函数关系。

波涌灌溉技术已经有了多年的研究历史，但由于灌溉设备的研发不足导致波涌灌溉技术无法得到推广和应用。为了提高灌溉水利用率，在渠灌区和低压管灌区实现自动波涌灌溉，我们研发了双浮球式水力自动波涌灌溉设备。该设备利用水的浮力作为动力，结合双浮球机械控制装置，实现自动波涌灌溉。该设备对环境的适应性较强，具有节约灌溉水资源、降低劳动力、造价较低等特点，满足现实中波涌灌溉技术的要求，便于在现实中推广应用。

针对现有农田、果林等大面积栽培种植区域灌溉技术落后、缺乏精确调控手段，导致灌溉精度差、水资源浪费严重等问题，本文开发了一套基于物联网的设施农业远程智能灌溉控制系统。本系统采用无线局域网ZigBee与无线广域网GPRS异网融合的通讯模式，构建了获取农田环境信息的无线传感网络（WSN），实时监测土壤墒情，利用模糊控制算法智能处理土壤湿度信息，根据作物需要量化灌水定额。以KingView6.55软件为开发平台，设计了集网络通讯、参数监测、数据分析、管理决策为一体的监控界面。试验结果表明：该系统可在无人干预的情况下自主根据作物需水量驱动设备完成精准灌溉，以最低限度的灌水量保证作物处于最佳生长状态，提高了水资源的利用率，具有广阔的应用前景。

确定土壤水分曲线参数向来是讨论土壤水分和盐分运移的重要前提。用传统方法求非线性优化问题时，难免会出现不易收敛、费时、容易找到错误解等不利影响。现代发展起来的智能优化算法，很好地解决了这些不足。基于模仿生物生理特点和生物适应属性而开发的萤火虫算法、粒子群算法等仿生算法、基于条件概率的层次贝叶斯方法和基于同化序贯数据原理的集合卡尔曼滤波算法都具有很强的优化能力和寻优效率。将这些新算法应用在反演土壤水分曲线参数的结果表明，智能算法完全可以用于求解该问题，而且以较快速收敛，迅速找到最优解。从这些算法应用和前景来看，智能算法在土壤水分参数反演这一领域有广泛的应用前景。

为改善农业大棚土壤墒情的粗放式管理，设计了一种基于ZigBee技术的联栋大棚智能灌溉系统。系统由终端数据采集控制模块、ZigBee无线网络传输系统、PC机管理系统和手机APP移动终端组成。该系统可使管理人员在办公室PC机上或在手机APP上远程查看大棚内的土壤湿度和温度数据，PC机对测得的数据进行融合判断，实现自动或手动控制棚内滴灌灌溉，从而实现了农业的科学化、自动化和精细化的管理。为提高系统的稳定性，本文对无线网络的组网方式进行了重点的讨论。该系统在近200亩的联栋葡萄大棚现场测试表明，系统的稳定性好，功能满足设计要求，具有很好的应用前景和推广价值。

为提高云南省干旱灾害风险评估及应急管理能力，基于自然灾害风险理论，从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露度和防灾减灾能力4个方面，考虑气象、地理环境和社会因素的综合作用，构建了云南省旱灾风险评估模型。采用层次分析法计算各评估指标权重，再基于ArcGIS绘制出云南省旱灾风险等级区划图。结果表明，干旱灾害风险的空间分布呈片状形式，东北、东南部高于西北、西南部。高、次高风险区主要分布于东北部的昭通、会泽及东南部的泸西、广南等地；中等风险区包括中部大部分地区及大理、保山等地；低、次低风险区在西北部的贡山、维西及西南部的景洪、澜沧等区域。利用干旱灾情数据验证表明，评估结果能真实反映云南省旱灾损失情况，对进一步开展干旱风险评估工作的研究有借鉴意义。

水库对于调节新疆水资源的时间分布不均，缓解水资源的供需矛盾具有重要作用，平原水库对于新疆灌 区的农业经济发展起着重要的作用。针对新疆节水灌区平原水库管理存在的主要问题，对其调度规则进行分析，确 定了以长系列灌区缺水量最小为目标的水库蓄水放水线，制定了应对灌区地表水地下水限额的调度规则，以军塘湖 流域为例进行了水库调度规则分析，结果表明此调度规则操作简便，有利于促进新疆灌区水资源的节约保护。