为了探索马铃薯地下渗灌的适宜埋管深度，田间试验布置了3个不同灌溉定额水平（1 050、1 500、1 950 m/hm²）和3个不同埋管深度（0、10、20 cm），研究不同灌溉定额和不同地下渗灌埋深对马铃薯生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明，灌溉定额为1 950 m/hm²，埋管深度为0 cm时，马铃薯干物质积累量和产量最高，灌溉定额1 950 m/hm²，埋管深度10 cm处理次之；灌溉定额为1 500 m³/hm²，埋管深度在10 cm时，马铃薯水分利用效率最高。综上可见，在宁夏扬黄灌区气候条件下，地下渗灌最佳埋设深度为10 cm，相应灌溉定额为1 500 m/h^m2。研究可为指导马铃薯地下渗灌提供参考。

针对内陆干旱区滴灌条件下沟垄栽培措施设计不完善等问题，通过研究不同沟垄规格对土壤湿润峰运移变化规律的影响，旨在为大田沟垄滴灌系统的合理设计提供理论参考价值。采用室内土箱模拟试验，以沟底宽度和沟底坡度为变量，以计划湿润层为约束条件，分析湿润峰的运移变化规律。在沟底坡度一定的条件下，沟底宽度越大灌水到达计划湿润层所用时间越长，形成的湿润体体积越大；在沟底宽度一定的条件下，沟底坡度越大灌水到达计划湿润层所用时间越短，形成的湿润体体积越小；水平、垂直湿润峰运移距离与灌水历时存在幂函数关系。幂函数指数b随沟底宽度及沟底坡度变化差异性较小。水平湿润峰幂函数系数a随沟底宽度增加而增加，随沟底坡度增加而减小。垂直湿润峰幂函数系数a随沟底宽度增加而减小，随沟底坡度增加而增加。

为了研究基于苹果树干茎流的果树蒸腾耗水规律及水肥、气象因子的影响，于2018年在陕西渭北旱塬苹果园开展了不同水肥处理（低肥中水、中肥中水、高肥中水、中肥高水和中肥低水）对苹果树茎流影响的试验研究。结果表明：苹果树茎流速率在生育期内不同月份，昼升夜降，昼增夜减的日变化特征明显。灌水量一致时，随着施肥量的增加，果树日茎流量与日均气温、日辐射量和日相对湿度等气象因子的相关性逐渐减小；施肥量一致时，日辐射量、日均气温和地表温度与茎流量的相关性在中肥中水时取得最高值。苹果树茎流在不同水肥处理下排序为：中水>高水>低水；中肥>高肥>低肥，低水和低肥处理都会明显降低苹果树的茎流速率，灌水对于苹果树茎流速率的影响要比施肥显著，水肥耦合效应对果树茎流有更大的促进作用，比单肥水平处理和单水分处理更明显。

为了探究微润灌溉条件下水肥一体化对空心菜生长的影响，试验设置了2个压力水头处理100 cm（H1）、150 cm（H2）和3个施氮（尿素）水平0 mg/L (N0) 、500 mg/L (N1)、1 000 mg/L (N2)6个处理。每个处理设置3次重复试验,对不同处理下土壤含水率、空心菜株高、茎粗、鲜重、干物质积累及氮农学效率进行了测定分析，探究不同压力水头和施氮浓度对空心菜生长的影响，筛选适合空心菜生长的较佳组合。结果表明：在微润管埋深20 cm，铺设间距25 cm条件下， 150 cm压力水头较100 cm压力水头能促进植株生长发育，施氮浓度为1 000 mg/L的处理比500 mg/L的处理空心菜株高、鲜重、干物质积累、氮农学效率明显要高。

为了综合评价微咸水膜下滴灌对西葫芦的影响，优选西葫芦微咸水滴灌最优灌水方案。在日光温室大棚内，以西葫芦的幼苗期、抽蔓期、开花结果期土壤水分控制范围和灌溉水矿化度为试验控制因素，采用正交试验设计，进行了9组试验处理的微咸水西葫芦膜下滴灌试验。以西葫芦产量、西葫芦需水量、生育期结束土壤含盐量和微咸水利用为评价指标，采用层次分析法确定评价指标的权重，模糊综合评价将多指标评价转换为单指标评价，并结合正交试验极差分析，得出影响试验处理综合得分的因素排序为：灌溉水矿化度>苗期土壤水分>开花结果期土壤水分>抽蔓期土壤水分；最优灌水方案是：灌溉水矿化度为3.5 g/L，苗期土壤水分控制在70%~90%θFC，抽蔓期土壤水分控制在60%~80%θFC，开花结果期土壤水分控制在60%~80%θFC。该研究结果能综合反映微咸水滴灌对西葫芦的影响，符合使用微咸水灌溉的实际情况，可为西葫芦微咸水高效安全滴灌提供技术支持。

为研究水稻生理生长和产量形成对不同节水灌溉模式的响应规律，设计4种不同节水灌溉模式（浅水勤灌、湿润灌溉、控制灌溉和蓄水控灌），观测不同节水灌溉模式下水稻株高、叶绿素含量的动态变化，分析水稻总产量及其组成（每穴有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒质量和每穴产量）。结果表明：不同节水灌溉模式下水稻株高变化规律的差异并不明显，水稻收获时的株高以蓄水控灌最高（103.4 cm），控制灌溉处理次之；线性模型和指数模型均能较好地模拟不同节水灌溉模式下水稻株高随移栽后时间的动态变化，相关系数分别为0.978 1~0.982 4和0.975 6~0.982 7；水稻叶绿素含量于移栽后76 d达到峰值，移栽76 d后进入衰退期，叶绿素含量逐渐下降，蓄水控灌处理水稻生长中后期叶绿素含量总体高于其他模式；不同节水灌溉模式对水稻每穴有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒质量和每穴产量均存在影响，蓄水控灌模式下水稻产量最高，达到10 172 kg/hm2，而浅水勤灌处理水稻产量处于最低水平（8 735 kg/hm2）。

为研究颗粒级配变化对黄河三角洲盐碱土壤水分特征曲线方程参数的影响，进行了不同配沙量下的室内模拟试验，通过压力膜法测定了各处理不同水吸力下的土壤含水量，结合VG模型和Gardner模型，分析了两个模型对土壤水分特征曲线的适用性，以及土壤颗粒级配变化对模型参数的影响。结果表明：盐碱土配沙后，土壤颗粒组成发生明显变化。其中，0.05~0.1 mm的颗粒相对含量从3.6%增加到62.02%，<0.002 mm的颗粒相对含量从29.02%降低到3.89%，土壤颗粒级配发生明显改变；盐碱土配沙量较高（67.0%）的条件下，参数n随配沙量的增加呈增加趋势，α值随配沙量的增加呈降低趋势。Gardner模型中参数a仅与某段配沙量（28.8%~45.2%）处理呈线性负相关，参数b随配沙量的增加整体呈先增加再降低的趋势。VG模型与Gardner模型均可拟合黏质盐土不同配沙量条件下土壤水分特征曲线，VG模型对土壤水分特征曲线拟合度优于Gardner模型，但VG模型模拟精度低于Gardner模型。

为揭示膜下滴灌水氮耦合效应对大棚番茄品质的影响和寻求优质番茄生产的最佳水氮耦合模式，通过膜下滴灌试验，对不同水氮处理下番茄的品质指标进行测定分析。试验设计4个灌水处理和3个施氮处理，灌水处理为苗期较充分灌水减少50%灌水量（W1）、苗期与开花期较充分灌水减少50%灌水量（W2）、全生育期较充分灌水减少50%灌水量（W3）、全生育期充分灌水（W4）；施氮处理为200 kg/hm2（N1）、300 kg/hm2（N2）、400 kg/hm2（N3）。结果表明，苗期和开花期减少灌水量能够提高番茄可溶性糖、VC与硝酸盐含量，降低有机酸的含量；增加施氮量和减少灌水量会使硝酸盐含量升高。灌水处理、施氮处理和水氮耦合对番茄可溶性糖、有机酸、VC、硝酸盐含量的影响均达到极显著水平；灌水处理对番茄红素的影响显著，施氮量和水氮耦合效应对番茄红素的影响不显著，并通过主成分分析，对番茄各项品质指标进行综合分析，得到综合评价得分最高的水氮耦合为W2N3。

为合理制定吉林省半干旱区玉米膜下滴灌条件下的优化灌溉制度，有效指导分生育阶段灌溉，以提高吉林省粮食产量，在吉林省半干旱地区选择具有典型区域代表性的通榆灌溉试验重点站为研究对象，利用重点站2018年度玉米膜下滴灌非充分灌溉试验数据，对Jensen、Minhas、Blank、Stewart、Singh等5种水分生产函数模型进行求解，得出各模型敏感指数（系数）。与其他水分生产函数相比，Stewart水分生产函数模型各生育阶段敏感系数呈前期和后期较小、中期较大的“单峰式”变化规律，分别为0.110 8（苗期）、0.353 0（拔节期）、0.515 8（抽雄吐丝期）、0.312 2（灌浆期）、0.287 3（乳熟期），抽雄吐丝期的敏感系数最大。分析结果表明：Stewart水分生产函数模型在当地具有较好的适应性，可用于吉林省半干旱区玉米膜下滴灌优化灌溉制度的制定，同时抽雄吐丝期为玉米膜下滴灌的需水关键期。

在分析确定安定区主要粮食作物玉米生育期的基础上，采用FAO推荐的Penman-Monteith方法计算确定了玉米作物生育期需水量；采用安定区1958-2015年共58年天然降水量资料，计算确定了20%、50%、75%频率下的降水量及其年内分配；分析了干旱生境下安定区玉米作物各生育期水分亏缺程度及主要亏缺时段，结果表明：50%降水频率下，安定区玉米作物生育期水分亏缺值为126.78 mm，占需水量的26.86%，其中出苗-拔节期水分亏缺最为严重，占需水量的61.76%，其次为大喇叭口-吐丝期，占需水量的41.95%，为指导旱作玉米作物实施雨水就地富集利用和集雨补充灌溉提供了十分重要的科学依据。

现有的精准水肥一体化施肥机混肥原理基本相同，但针对不同应用场景，管路布置方式、吸肥原件、水泵选型各有区别，为此在研究设计在线式水肥一体化施肥机的同时，通过PIPENET软件对设计管路进行仿真，提出优化设计，选择合适水泵，以供给文丘里管合适的流量和压力，提升设备吸肥效率和稳定性。通过试验验证仿真结果，在研究条件下仿真结果与验证试验结果各点压力差异小于5.5%，通过对比证明，PIPENET软件可以用于施肥机管路辅助设计，尤其在进行水泵选型时可以快速确定水泵参数，根据流速修正管路管径，加速设计过程，提高设备可靠性。

为了解决传统通信方式存在的耗电大、费用高等问题以及实时准确监测土壤墒情，设计了一种基于NB-IoT的土壤墒情实时监测系统。将电容式土壤水分传感器采集的数据以规定格式通过BC28通信模块上传至监控中心，实现土壤墒情数据的远程传输、显示、查询,该系统在一定程度上提高了土壤墒情监测的工作效率，具有较好的推广前景和经济效益。

为确定薄壁型微喷带在不同坡度下的铺设长度与坡度的关系，选取市场上常见的折径为N43，64 mm的薄壁型微喷带，结合灌水小区水头分配系数，取β为0.55作为微喷带水头分配系数，计算其允许水头偏差。并以能量守恒定律为基础，建立微喷带在不同坡度铺设条件下的首末端相对压力函数模型及微喷带允许水头偏差与首末端相对压力之间的数学计算关系。发现在逆坡铺设时相对压力与铺设长度的关系为减函数、顺坡铺设时为抛物线函数，当微喷带的铺设长度铺到L0时，相对压力ΔP（L0）有最大值。最后通过在3种不同铺设长度下的数学模型，对微喷带铺设长度进行优化分析，确立了微喷带在顺、平、逆坡条件下铺设的3种铺设长度的计算公式，计算了坡度分别为0.01、0.03、0.05的顺坡铺设长度与逆坡铺设长度以及平坡铺设长度，以期为实际工程提供理论计算依据。

在季节性冻融期，影响土壤蒸发的因素颇为复杂，准确估算冻融土壤蒸发量对土壤水资源的高效利用具有重要意义。根据2017-2018年冻融期大田试验数据，选取太阳辐射（x1），日平均气温（x2），地表土壤温度（x3），地表土壤含水率（x4），风速（x5），气压（x6），相对湿度（x7），降水量（x8），水面蒸发量（x9）等9个影响冻融土壤蒸发的因素，采用主成分分析法和粒子群算法优化的支持向量机建立了冻融土壤蒸发量的预报模型。结果表明：所建立的基于主成分分析和粒子群算法优化支持向量机的冻融土壤蒸发预报模型，预测值和实测值的决定系数达0.951 3，平均相对误差为9.870 4%，可较好地用于冻融土壤蒸发量的预报。

基于1961-2017年贵州省84个气象站点逐日降水数据，以贵州省主要粮食作物为例，利用降水集中度指数，分析了贵州省水稻和玉米不同生长期的降水集中度时空演变特征。结果表明：57 a间除水稻的拔节-孕穗期外，贵州省水稻和玉米的各生长期降水集中度均呈增加趋势。水稻的抽穗-成熟期和玉米的灌浆-成熟期是降水集中度增加突出时段。除水稻移栽-分蘖期和拔节-孕穗期外，贵州省大部分地区的水稻其他生长期以及玉米所有生长期的降水集中度均表现为增加特点。水稻和玉米各生长阶段的降水集中度在不同年代有所不同。水稻降水集中度变化的周期震荡频率高于玉米。

针对水资源承载力多元复杂综合体系，在太湖流域水资源承载力内涵和特征分析基础上，突出水质、水生态对流域水资源承载力的重要作用以及湖泊水体循环流动的特性，对流域水资源承载力定义进行了界定。基于水资源的水量、水质、水生态、水流4要素，构建由目标层、要素层、表征层及指标层构成的多层次、分要素、能力-负荷双向表征的水资源承载力评价指标体系，采用单要素评价法和综合指数评价法对太湖流域水资源承载力进行了现状评价，评价结果表明：太湖流域现状水量要素能支撑人口经济发展，水质、水生态状况仍较为严重，对流域人口经济的承载能力薄弱。

为了能够根据有限的气象数据较为准确的模拟蓄水坑灌苹果园的日参考作物需水量，以山西省农业科学院果树所蓄水坑灌试验基地的逐日气象资料为输入项，以日参考需水量为输出项，在径向基神经网络的基础上构建了基于人工蜂群算法的径向基神经网络模型，以预测蓄水坑灌苹果园的日参考作物需水量，以FAO-56 Penman-Monteith（FAO56-PM）公式的计算结果为标准分析预测模型的适用性。结果表明：经人工蜂群算法优化后的径向基神经网络预测模型的模拟结果与标准方法FAO56-PM公式的计算结果更为接近，更适合于预测山西省农业科学院果树所蓄水坑灌苹果园日参考作物需水量。

为了更加合理的开发和保护水土资源，提高水土资源产出效益。从“以水定需”角度研究开发现有引水工程潜力供给下游农牧业生产。以产出效益最大化为目标建立数学模型，利用动态规划方法求解模型最优解，得出平水年的水土资源优化配置结果。通过优化配置规划配水区域种植结构，使研究区域整体农牧业土地产出价值空间较大提升，从而使配水区域经过水土资源优化配置后产量及收入大幅增长。

基于CROPWAT模型探讨了中国典型农作物需水的区域差异规律，分析了各自作物的生产水足迹。结果表明：中国小麦、玉米和棉花多年平均（1961-2010年）需水量分别约为1 056.4、1 045.23和217.7 亿m³，且3种作物的绿水利用比例均高于蓝水，多年平均绿水需用量分别约为608.5、755.7和149.6 亿m³。从各作物的生产水足迹空间格局上分析，中国小麦、玉米和棉花的平均生产水足迹约为1.37、1.10和2.02 m³/kg。小麦和玉米生产水足迹高的地区主要分布在中国南方以及陕西、甘肃、青海等省，生产水足迹多在2.0 m³/kg以上；棉花生产水足迹高的地区主要分布在北京、天津以及甘肃等西部地区，多在2.5 m³/kg以上。研究结果可为中国粮食主产区灌溉制度的制定以及农作物产业结构优化调整提供科学依据。

研究土壤有机质含量与土壤盐分参数之间的相关关系，可以为土壤施肥、增产增收及资源有效利用等方面提供理论支撑。研究采集了试验地中165个土样，并测定了土样的HCO-3、SO2-4、Cl-、Na+、Ca2+、K+、Mg2+等离子的含量、土壤全盐含量及土壤有机质含量等数据，研究了土壤有机质含量与土壤盐分参数之间的相关关系以及核函数对预测模型的影响。结果表明：土壤盐分参数与土壤有机质含量之间有较强的相关性，使用基于BP神经网络（BPNN）与回归型支持向量机（SVR）建立的改进BPNN-SVR模型预测土壤有机质含量具有较高的可信度。明确了最优的核函数参数后，随机抽取120个样本数据作为训练集，剩余45个样本数据为测试集，数据归一化后用改进BPNN-SVR预测训练集的决定系数达到0.938，均方差为0.074 2，测试集的决定系数达到0.941 5，均方误差为0.106 5，显示了改进BPNN-SVR优良的泛化能力和预测性能；用传统的BPNN模型预测土壤有机质作为对比试验，测试集的决定系数为0.870 3，均方差为0.116 2。因此，改进BPNN-SVR模型相较于传统BPNN模型的测试集均方差降低了30.99%，决定系数提高了8.18%。在同一训练集和测试集条件下，不同核函数对改进BPNN-SVR模型也有显著的影响，其中RBF核函数表现最佳，决定系数达0.908 6，平均相对误差（5.98%）和均方误差（0.074 6）均小于其他核函数类型。因此，基于RBF核函数的改进BPNN-SVR模型可以利用土壤盐分参数有效地估算土壤有机质含量，且精度和可靠性较高。