针对不同湿热环境下，温室内土壤、空气温湿度和作物腾发量的变化规律进行研究，以期揭示三者之间的相互影响机理，为温室栽培的湿热环境调控、保温保墒和节约水资源提供理论依据。以温室盆栽番茄为研究对象，设置了3种不同的湿热环境处理，即温室内正常开放式环境（T1），温室内加设包裹式全封闭塑料小棚环境（T2）及温室内加设顶开式半封闭塑料小棚环境（T3），实测3个处理的微气候变化、土壤墒情及作物腾发量，并对其变化规律进行对比分析。结果表明：①在秋冬季，土壤湿度的变化趋势与作物腾发量在整个生育期内基本一致，土壤温度与作物腾发量在开花坐果期呈相反的变化趋势。②在开花坐果期内，空气湿度与作物腾发量同增减，而在成熟采摘期，腾发量增加时，空气湿度变化幅度反而较小，且空气温度和湿度呈相反的变化规律。③在整个生育期内，土壤湿度与空气湿度表现出一致的变化规律，土壤温度与空气温度的变化趋势、变化幅度在开花坐果期内基本一致，而采摘后期，其变化幅度有较明显的差异，空气温度较土壤温度大。④在整个生育期内，3个处理的作物腾发量变化趋势基本一致，但T2变化幅度较T1、T3大，且受土壤、空气温度的影响较大；T2处理作物腾发量的修正P-M模拟值与实测值拟合度较高，R2为0.851 4。封闭式温室环境空气和土壤的温湿度较适宜冬季作物生长，其保温保墒效果良好，且水分得到了较为充分的利用，节约了一定的水资源，为温室管理提供参考。

以不同降雨年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度为研究目标，以地下滴灌不同土壤含水量下限控制试验为基础，通过对不同降雨年型苜蓿生长、水分利用及产量指标的系统分析，建立产量-耗水量-水分生产效率的作物-水模型，推求各茬苜蓿最优耗水量，结合典型年降雨在苜蓿生产各茬内的分布特点，提出宁夏引黄灌区苜蓿草田不同降雨年型地下滴灌灌溉制度。结果表明：不同降雨年型下，地下滴灌苜蓿土壤含水量≥50%田间持水率时，各茬株高呈现先升高再下降的2段式变化过程；分枝数随收获茬次的延续逐步下降，茎叶比在丰水年型随灌溉定额增加而升高，在平水年型随收获茬次延续逐步下降；各处理干草产量在不同降雨年型均随收获茬次的延续逐步下降，且土壤含水量下限高于60%田间持水率的各处理间产量差异达不到显著水平；苜蓿草田各茬灌水量通过影响耗水量而影响苜蓿茎叶比、株高和分枝数，进而影响干草产量，并据此建立了苜蓿草田产量-耗水量-水分生产效率间的作物水模型，计算苜蓿草田各茬兼顾产量和水分生产效率的最优耗水量，结合自然降雨分布特征，提出宁夏引黄灌区不同降雨年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度：枯水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为5 000 m³/hm²，灌水20次；平水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为4 600 m³/hm²，灌水19次；丰水年苜蓿地下滴灌灌溉定额为4 132 m³/hm²，灌水17次。

为探究高原农区春青稞农田耗水规律、干物质积累及产量对土壤水分变化的响应，以“喜马拉22”为试材，于田间设置了75%~80%θf（CF）、65%~70%θf（QK1）、55%~60%θf（QK2）和45%~50%θf（QK3） 4个土壤水分下限调控水平和1个旱作处理（CK），分析了不同土壤水分水平调控下的春青稞耗水特性、干物质积累及产量变化。结果表明：春青稞生育期耗水量、耗水强度呈先升高后降低再回升的趋势，且二者随土壤水分调控下限的降低呈直线下降，耗水强度基本在5 mm/d左右浮动。灌水较旱作处理提高了春青稞干物质积累量，平均增幅16.08%。QK1、QK2、QK3较CF降低了春青稞干物质积累量及其相对生长率，且生长后期的干物质积累量、相对生长率随土壤水分调控下限的降低而减小。干物质积累与气象因子间的回归分析表明降雨量与干物质积累间线性关系极显著，相关系数r=0.980 3。灌水较旱作处理提高了春青稞产量，增产幅度介于11.74%~53.46%之间。当土壤水分调控下限降至55%~60%θf 时，春青稞产量达6 237.05 kg/hm2，较CF提高28.30%。春青稞产量与生长季降雨量极显著正相关（r=0.994 5），与气温极显著负相关（r=-0.974），二者对产量的综合影响系数达99.23%，说明生长季降雨量、气温是影响高原农区春青稞产量的主要气象因子。

为探究适合甘肃省民勤地区畦灌条件下改水成数对春玉米生长的影响，2018年选用玉米品种‘先玉335’设置田间试验。畦灌试验设置4种处理Q1(改水成数0.85)、Q2(改水成数0.90)、Q3(改水成数0.95)和Q4（灌水周期数为2的波涌灌溉与改水成数0.85组合）。结果表明：畦灌土壤水分和硝态氮分布随改水成数增大而越均匀，改水成数通过影响畦灌玉米土壤储水量和硝态氮而影响玉米的生长。处理Q3、Q4灌水均匀度与灌水效率较高，水氮分布均匀，畦灌改水成数会造成田间首、尾段玉米产量差异，改水成数越小，尾段玉米产量越低。Q3产量和水分利用效率最高，分别为13 563.6 kg/hm²和2.7 kg/m³，处理Q3比Q1产量高17.9%，比Q2产量高9.7%。考虑土壤储水量、土壤硝态氮分布和玉米的产量，改水成数0.95可作为民勤地区春玉米畦灌灌水参数。如果从节水效果和玉米产量考虑，采用波涌灌溉灌水方式可以选择0.85改水成数。

以黄河三角洲粉质盐碱土为研究对象，通过扫描电镜及压汞试验，结合土壤渗透系数，分析土壤结构特征与渗透性之间的关系。结果表明：黄河三角洲原状盐碱土土颗粒呈紧密镶嵌式排列，孔隙狭窄且不连通，孔隙主要为小孔隙和微孔隙，孔径较小；对原状土进行渗透试验得到渗透系数为6.46×10-5 cm/s，渗透性较差；将土壤重塑后由于絮凝集聚体被破坏且该地区盐碱土中粉粒含量较多，其渗透系数降为2.40×10-5 cm/s。黄河三角洲粉质盐碱土结构致密，孔隙狭小不连通，不能为水分下渗提供充足的渗流通道，导致该地区土壤渗透性较差。综合考虑该地区土壤结构特征与渗透性，对其进行治理时，建议掺杂砂石，以打破原始结构，增加渗流通道。

为探究覆膜与施氮对花生生育中期叶绿素、光合特性的影响，设置不覆膜（B）和覆膜（F）与施氮水平（N0、N1、N2、N3、N4、N5）组合，研究不同组合处理对花生生育中期叶绿素、光合特性的影响规律。结果表明，花针期，与不施氮相比，施氮能提高叶绿素含量，B处理下叶绿素含量随施氮水平提高而提高，F处理下叶绿素含量随施氮水平提高呈先提高后保持稳定的变化趋势；施氮能提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率，施氮水平N4均达到峰值；相同施氮水平，覆膜能显著提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度；此时期施氮影响的效果较弱，覆膜发挥主导作用。结荚期，与不施氮相比，施氮能显著提高叶绿素、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度，施氮水平N2均达到峰值，说明0~120 kg/hm2内，施氮水平和叶绿素、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度成相互促进的关系，而超过此范围，四者与施氮水平成抑制的关系。胞间二氧化碳浓度随施氮水平的增加先减小后增加，与净光合速率随施氮水平的变化趋势相反。相同施氮水平，覆膜能提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率，但较施氮影响更加微弱，远低于花针期内的提高效果，覆膜影响的效果减弱，施氮水平发挥主导作用。

为了探究蓄水坑灌苹果园的合理施肥量，同时为蓄水坑灌条件下苹果树光合模型影响因子的选取提供依据，并为蓄水坑灌下果园水肥高效管理提供参考。本试验设置4个施氮水平，分别为0kg/ha、150 kg/ha、300 kg/ha和600 kg/ha，通过原位试验测试不同施氮水平下，苹果光合速率、气孔导度、叶绿素a、叶绿素b含量及气象参数，并采用相关分析和通径分析对数据进行分析并建立基于关键因素的回归预测方程。结果表明：（1）蓄水坑灌下叶片光合速率及气孔导度受施氮量影响明显，且均表现为单峰形式，峰值于施氮量300kgN/ha时出现。（2） 蓄水坑灌条件下气孔导度、叶绿素a、叶绿素b、施肥量、太阳辐射强度及相对湿度与苹果叶片光合速率为极显著相关，气温与叶片光合速率相关性相对较低。（3）施肥量与苹果树光合速率、气孔导度、叶绿素a及叶绿素b均为极显著相关；其主要通过影响叶绿素b和气孔导度间接影响叶片光合速率，其间接通径系数分别为0.575和0.547。（4）蓄水坑灌下，关键因素为气孔导度、叶绿素a和叶绿素b。同时，基于关键因素的光合速率回归方程的预测精度较高。

主要讨论了滴灌、小管出流条件下，不同灌水处理对河西内陆区特色红枣的土壤水分分布规律、枣树生理、生态指标、耗水特性及产量的影响。主要结论有：同一灌水方式条件下，除丰水水平（W1）外，其他处理红枣在萌芽期、开花坐果期、果实膨大期的耗水量均随灌水量的增加呈先增大后减小的趋势，说明适度的水分亏缺可以增强植株的抗衰老能力，延缓植株衰老时间，使红枣叶片在果实成熟期依然有较强的功能；从红枣萌芽展叶期至径粗生长停止，W1F2处理的茎粗生长最快，灌水方式水平对红枣横径增幅无明显影响，灌水量对其影响大致呈W1>W2>W3的规律；灌水量对红枣横纵径生长的影响呈极显著水平，中度胁迫（W2）处理最利于红枣粒径增长发育；相同水分条件下，滴灌红枣产量较小管出流红枣产量高，且中度胁迫（W2）水平下的灌水方式对红枣产量的影响最大；相同灌水方式水平下，红枣产量随水分亏缺程度的加强呈先增大后减小的趋势，中度胁迫（W2）水平时达最大。综合考虑红枣的生长指标、表观品质及其产量，灌水量为田间持水量的65%~70%，灌水方式为滴灌时，产量较高，对干旱区特色红枣影响较为明显，适宜在生产中推广应用。

为探讨不同灌溉方式对夏玉米生长及水分利用效率的影响，以夏玉米为研究对象，设定传统连续灌溉（T）、管渠灌溉（P）、波涌流灌溉（S）和固定隔畦波涌灌溉（G）4种灌溉方式，对比分析4种不同灌溉方式下对夏玉米的叶面积指数、株高、地上部干物质积累量、产量及水分利用效率的影响。结果显示： ①夏玉米生育期内4种不同灌溉方式下株高相差不显著，基本不受灌溉方式的影响； ②全生育期内P处理叶面积指数最大，且在不同畦段的叶面积指数变化不大。T处理叶面积指数在畦中段与畦尾段上的叶面积指数相差较大;③P处理的地上部干物质积累量最高，总体表现为P>S>T>G；④在夏玉米产量上，P处理比T处理提高了7.64%，且P处理水分利用效率最高，对比T处理、S处理和G处理分别提高了17.5%、9.3%和11.9%。因此，管渠灌溉能提高水分利用效率，在山东泰安对夏玉米采用管渠灌溉可以取得较好的节水和增产效果。

为探明不同土壤水分条件下信阳五月鲜桃光响应变化规律,以3年生盆栽幼树为试材，分别采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型、直角双曲线修正模型对不同土壤水分(SWC=80%，60%，40%，20%)处理下的信阳五月鲜桃光响应曲线进行拟合。结果表明：①在不同土壤水分条件下信阳五月鲜桃的Φ值在0.02~0.05之间，在弱光下光能利用效率随着土壤水分含量的升高而增强。②信阳五月鲜桃不同土壤水分条件下光饱和点变化范围256~670 μmol/(m2·s)。充足的土壤水分能够缓解信阳五月鲜桃的光抑制现象；高土壤水分状况和低土壤水分状况下光补偿点降低，对弱光的利用能力增强。 ③直角双曲线修正模型对信阳五月鲜桃的拟合效果最佳。

为研究砂姜黑土区有无作物生长条件下土壤水与地下水的转化关系，采用五道沟实验站蒸渗仪1991-2015年10-5月份小麦生长期及同期裸地不同地下水埋深水平下蒸发和入渗实测资料，分析了不同下垫面条件下潜水蒸发量、入渗补给量和潜水补耗差随地下水埋深变化规律。结果表明：小麦生长条件下，潜水蒸发主要发生在2.5 m以浅，裸地潜水蒸发主要发生在0.4 m以浅，且其均随地下水埋深增加而递减；裸地累积入渗补给量大于小麦地累积入渗补给量，均随地下水埋深增大而减小，裸地与小麦地累积入渗量之间差值随地下水埋深的增大呈先增加后减少趋势，在2~3 m时小麦地蓄水能力最大；在种植小麦条件下，潜水补耗差与地下水埋深呈对数关系，土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深为1.62 m，地下水埋深小于1.62 m，潜水消耗起主导作用，地下水向土壤水转化，大于1.62 m，土壤水补给地下水，裸地条件下土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深0.2~0.5 m之间。土壤水与地下水的转化受作物和均衡临界埋深共同影响。

为了研究内陆干旱区水资源的可持续利用，采用系统动力学方法，考虑经济发展、城镇化加剧和节约用水3种人类活动，设定5个不同情景，对黑河中游张掖盆地的需水量进行预测。结果表明，张掖盆地生活和工业需水量保持增长趋势，农业和总需水量表现出一定波动性，预测期内5种情景下农业需水量分别为26.21、26.21、19.51、25.77和19.07 亿m3，总需水量分别为28.80、30.35、22.52、28.31和22.09 亿m3。不同人类活动对张掖盆地需水量影响的方向和程度各不相同，经济发展对工业需水产生最大的正影响，城镇化对农业需水产生最大的负影响，节约用水对需水量的影响较低。内陆干旱区水资源可持续利用必须综合考虑各种人类活动的影响，只有这样才能显著降低农业用水量及总用水量，保证水资源的可持续利用和发展。

为探究盐渍化种植区农田地下水主要化学组成及来源，保证灌溉用水安全、实现水资源合理利用，选取乌拉特灌域为研究对象，对其地下水进行系统取样及分析，综合运用描述性统计分析、克里金空间插值、Piper三线图、综合危害指数评价、pearson相关系数法、离子比例系数及Gibbs图等方法，对乌拉特灌域地下水化学组分的含量、分布、组成、来源进行综合分析及评价，结果表明:①乌拉特灌域阴、阳离子含量特征分别为Cl->HCO-3>SO2-4、Na++K+>Ca2+>Mg2+，SO2-4、Na+、Cl-空间变异最明显，受环境影响较大且含量较高，是决定地下水盐化的主要影响因子。②研究区地下水整体呈弱碱性，部分地区pH出现点状高值区，主要由于人类活动空间差异导致，TDS呈块状分布，空间变异性较大，西南部受深层盐卤水上涌影响，TDS值明显高于其他地区。③灌域地下水主要水化学类型是Na++Mg2++HCO-3+Cl-型，且研究区地下水超过70%属于综合危害系数法评价的四级水质，用于灌溉时需适量，否则容易导致土壤盐碱化。Piper三线图结合舒卡列夫分类法使用，能有效弥补其不足之处，在弄清离子组成结构的同时，使化学组成类型清晰明了。④灌域地下水主要受人类活动及蒸发作用的影响；TDS及pH值的大小是影响离子浓度的重要因素，当地下水中pH及TDS满足一定条件时，会产生CaCO3沉淀及CaMg(CO3)2沉淀使离子含量发生变化；当TDS＜2 000 mg/L时，促使Na+的水解使其含量增大，反之其变化则相反。

以内蒙古河套灌区为研究对象，基于水均衡模型Saltmod构建了灌区地下水动态预测模型，利用灌区2000-2013年多年实测地下水埋深和排水量对模型进行了率定和验证，采用验证后的模型预测了4种引水量和4种降雨情况下河套灌区地下水动态变化过程，4种引水量分别为45.1（现状）、42、40和36.4 亿m3，降雨量分别为现状条件的100%、75%、50%和25%。结果表明，Saltmod模型可以较好地运用于河套灌区地下水动态变化预测分析。在现状条件下，未来10年灌区地下水埋深和排水量基本保持稳定，当引水量下降时，灌区的地下水埋深小幅增加，排水量明显减少。4种降雨量情况下，当引水量为40 亿m3时，地下水埋深较现状条件依次增加0.02、0.06、0.09、0.12 m，排水量依次减少1.404、2.031、2.590、3.083 亿m3；当引水量为36.4 亿m3时，地下水埋深较现状条件依次增加0.04、0.08、0.10、0.13 m，排水量依次减少2.364、2.918、3.465、3.946 亿m3。可见，在引水量和降雨量同时减小时，灌区地下水埋深增加较大，排水大幅减少，降幅超过50%，这将导致灌区盐分排泄减少，增加土壤盐渍化风险。可为确定维持灌区可持续发展的引水量阈值提供参考。

基于1958-2015年南宁站、北海站、玉林站、龙州站气象站的气象资料以及2014-2015年木薯生育期的观测资料，采用有效降雨经验公式和Penman-Monteith公式分别计算了木薯主产区内有效降雨量和木薯各生育期的需水量。结果表明：近60年来，广西木薯主产区木薯全生育期有效降雨量和需水量均呈现下降的趋势。除了桂南区（北海站）木薯播种至苗期降雨量充足外，其他主产区的各生育期均出现不同程度的缺水，苗期-块根形成期、块根形成期-块根膨大期缺水尤为严重；广西木薯主产区木薯生育期缺水量和水分亏缺指数呈现东南小、西北大的分布特点。

为研究一维条件下灌水量与硝酸盐淋溶损失的关系，采集宁夏日光温室条件下两种类型的土壤(灌淤土、灰钙土)做成1 m土柱，设置两个灌水量(T1：2.25×103 t/hm2、T2：4.50×103 t/hm2)和两个施氮量(N1：450 kg/hm2、N2：675 kg/hm2)，测定不同处理后土壤剖面水分和硝态氮含量、计算表层累积量及深层淋溶量，并测定不同处理淋溶液硝态氮浓度及其他化学性质。结果表明：①不同土壤类型和施氮量对土壤剖面质量含水量有显著影响。②灌淤土硝态氮含量高于灰钙土；T2处理各层土壤硝态氮含量低于T1处理。4个处理相比，硝态氮的峰值均出现在60～80 cm处，土壤硝态氮含量表层、深层T2N1处理均最低而T1N2处理最高。③T1、T2处理硝态氮累积量相比， T2较T1表层累积量减少33.5%，深层减少17.14%； N1、 N2处理相比，N2较N1表层累积增加48.72%，深层增加28.8%。④土壤类型、灌水、施肥对淋溶液中硝态氮及其他化学性质均有显著影响。由此可见，土壤类型、灌水量及施氮量均对土壤中氮素的累积及损失有显著影响，相比之下影响程度为施氮量 >灌水量>土壤类型。

为了减少水资源的浪费，实现对灌溉的智能控制，采用模糊PID算法、信电共线的2线通讯方式和Modbus通信协议，结合MCGS组态系统研究并设计了一种节水灌溉智能控制系统。系统通过2根总线给若干灌溉从机低压直流供电，并进行双向通讯检测与控制；将实际土壤湿度值与设定值进行误差对比后，经模糊PID控制器输出控制量，通过主机控制从机，从机控制电球阀开闭，实现对灌溉的智能控制。实验结果表明：该节水灌溉系统响应上升时间短，超调量小，具有较强的稳定性和鲁棒性。

为解决传统设施蔬菜种植由于灌溉技术落后导致的水资源利用系数低，灌溉效果不理想等问题，采用LabVIEW平台设计了一套基于模糊控制的设施蔬菜智能灌溉控制系统。以土壤水势为基础搭建无线传感网络获取土壤信息，融合3G网络构建集现场集控计算机和远程监控中心相结合的无线监控网络体系。采用实时土壤水势与理想水势差值以及差值变化率作为模糊控制系统输入，根据模糊控制算法得出最佳灌溉时长。经测试该系统可以在无人值守下完成对作物的精准灌溉，农户远程也能实时监测田间数据和进行灌溉控制。

研究稀疏植被下垫面水热通量特征对于提高农业水管理和高效利用农业气候资源极为重要，利用2018年葡萄园波文比系统数据和气象资料，分析了半湿润地区葡萄园下垫面水热通量在不同生育阶段和典型天气条件下的分配特征及潜热通量对相关气象因素的响应，并运用BP神经网络对葡萄园潜热通量进行预测，根据预测模型，分析比较潜热通量对环境因子变化的敏感性。结果表明，水热通量的日变化呈单峰二次曲线，从7∶00左右开始增长，12∶30左右达到峰值后开始减小，夜间基本不变。感热通量在全部生育期都占了地表能量的绝大部分，潜热通量较小，所占比例随生育期时间逐渐增大，在果实膨大期达到最大后开始减小。在雨天，水热通量各分量都比晴天小，潜热通量略大于感热通量。而阴天潜热通量的变化幅度明显比其他天气条件下都大。BP神经网络根据气象因子模拟出的潜热通量与波文比法的计算值相关性较高，同时，潜热通量对净辐射和土壤热通量的变化最为敏感，而对风速变化的敏感性较低。

基于气象站点和卫星遥感数据，以标准化降水蒸散发指数（SPEI）和植被状态指数（VCI）分别表征气象干旱和农业干旱，利用统计方法和Arcgis技术分析了甘肃省气象及农业干旱的时间变化趋势和空间分布特征，采用最大相关系数法分析了不同时间尺度的SPEI指数对VCI指数的响应关系。结果表明：气象干旱在春、夏、秋及生长季干旱发生频率最高的地区分别为：陇东地区、河西地区、陇东与河西地区、陇东地区。大部分地区气象干旱呈增加趋势，而农业干旱呈减缓的趋势。农业干旱发生频率表现出西北部和东部高，中部和南部低的空间格局。SPEI与VCI相关性特征表明，空间上SPEI与VCI在林地和草地的相关性最大；时间上VCI指数与SPEI-3相关性最大，即农业干旱对3个月尺度的气象干旱响应最灵敏。研究结果可为甘肃省的农业防旱工作提供参考。