为了探明黑龙江省生产上插秧与直播栽培的综合效益与种植风险，分析了插秧、水直播、旱种水管和旱种旱管四种种植方式对水稻产量、生育动态和倒伏性状的影响，从节水效益、产量效益和节约育苗成本方面对综合效益进行了评价。结果表明：从节水效果来看，旱种旱管最节水，节水率达到63.9%，其次是旱种水管，节水率达到25.4%。从获得产量来看，插秧种植的产量最高，达到8 550.0 kg/hm²，其次为水直播和旱种水管的产量较高，旱种旱管的产量最低；插秧种植获得较高产量的主要原因是每穗颖花数、实粒数显著增多。从生育进程来看，插秧育苗栽培叶龄发育最快，抽穗比旱直播和水直播栽培早8~10 d；插秧栽培分蘖过程平缓，分蘖穗比例和有效分蘖率高，成穗率也高；直播田播种量大，主要靠主茎穗数多增产；另外，插秧栽培的茎秆物理性状好，抗倒性也最好。从综合效益来看，水直播和旱种水管模式比插秧栽培效益要好，但是赚钱数额较少，旱种旱管模式效益有亏损；由于直播种植易受低温影响，出苗慢、保苗差，生育延迟，抽穗时间晚，成熟期短，产量稳定性差，种植风险相对较大。

为了揭示不同灌溉方式下果园土壤氧气分布特征，以7年生矮砧苹果树为试验对象，设置灌溉方式（蓄水坑灌、地面灌溉）作为控制因子，采用土壤原位氧气测定仪对距离地表不同垂向位置处和距离树干不同径向位置处土壤氧饱和度进行了监测。结果表明：不同灌溉方式下土壤氧饱和度随垂向深度增加均呈现指数型递减趋势；蓄水坑灌下土壤氧饱和度随径向距离增加呈现“几”字形变化趋势，地面灌溉方式下土壤氧饱和度在径向变化不大，基本稳定于一常数，蓄水坑灌处理沿垂向和径向土壤氧饱和度均高于地面灌溉处理。在此基础上，构建了地面灌溉一维垂向指数型分布模型，模型决定系数为0.903～0.916；蓄水坑灌一维垂向、一维径向和二维空间指数型分布模型，模拟决定系数分别为0.872～0.983、0.605～0.814和0.890，均具有较高的模拟精度。

为了探究插入式灌水器的水力特性，为其结构优化提供理论指导，通过室内出流试验，研究了灌水器间距S、供水压力H对插入式灌水器灌水均匀度和出流量的影响。结果表明，在间距20~60 cm、压力6~16 m条件下，插入式灌水器的灌水均匀度均大于80%，灌溉效果满足滴灌工程技术规范的要求；灌水均匀度随供水压力的增大略有提高，但提高幅度较小，因此通过增大供水压力来提高灌水均匀度的做法是不经济的；随着灌水器间距的增大，支管敷设长度增加，管路水流沿程水头损失增大，灌水均匀度逐渐下降；在供水压力6~16 m范围内，插入式灌水器的出流量和供水压力关系符合q=k Hx，当灌水器间隔S=20~60 cm时，流量系数k=0.394~0.429，流态指数x=0.671~0.711，流态指数均大于0.5，灌水器属非压力补偿器。

为探明缓释肥在水稻间歇灌模式下的适宜性，在2019年开展了间歇灌、淹灌不同施肥处理水稻种植的测坑试验，分析了不同生育期水稻的株高、叶绿素SPAD值、分蘖数、产量及黄熟期干物质分配特征。结果表明：淹灌缓释肥处理对株高的促进作用最强，黄熟期达117.5 cm，比最弱的间歇灌缓释肥处理高4.7 cm，不同水肥处理SPAD值各个生育期相差均在3.8以内，淹灌缓释肥处理对分蘖的促进效果最好，分蘖后期至拔节期之间最大达20.4个，在黄熟期为15.3个；间歇灌缓释肥处理的产量最高，达10 505 kg/hm2，其次是淹灌缓释肥处理，为10 386 kg/hm2，淹灌传统肥处理最低，仅为9 679 kg/hm2。淹灌缓释肥处理的黄熟期干物质总量最高，13 945.2 kg/hm2，比最低的间歇灌传统肥处理高出33.6%。缓释肥条件下，间歇灌是更为适宜的灌溉模式。

为探索冀西北寒旱区地膜覆盖和限量补灌对马铃薯田土壤水分运移及水分利用效果的影响，采取随机区组方法设置起垄(T1)、起垄覆膜(T2)、膜下补灌22.5 mm(T3)、膜下补灌45 mm(T4)和露地补灌45 mm(T5)5种不同处理，监测了不同措施对土壤水分时空运移、马铃薯生产量、水分利用效率的影响。结果表明，区域草甸栗钙土马铃薯田的主要供水层为0~40 cm土层，块茎膨大期为农田耗水关键期。旱作下覆膜较露地(ck)可使马铃薯增产76.44%，水分利用效率提高83.33%；膜下滴灌补水22.5 mm时可增产123.47%，水分利用效率提高122.00%。露地补灌45 mm可增产52.17%，水分利用效率提高51.82%。覆膜和补灌未显著地增加农田耗水量，但显著地提高马铃薯的产量和水分利用效率。

为了揭示施氮和加气灌溉对根区土壤环境及黄瓜产量的影响，以期为加气灌溉条件下黄瓜合理施肥、土壤环境改善和作物增产提供一定的理论基础与科学依据。本试验以黄瓜为供试作物，设置0、240、360 kg/hm2 3个施氮水平和加气、不加气两种灌水模式，共6个处理。结果表明，与不加气地下滴灌相比，加气灌溉下土壤O2含量提高2.0%，土壤温度和充气孔隙度略有增大，土壤呼吸显著提高了25.2%（P<0.05），黄瓜的水分利用效率也有所提高，改善了黄瓜根区土壤环境。此外，在施氮量为240 kg/hm2 时进行加气灌溉，为作物根区土壤提供了充足的氮肥供应和良好的水气配合，使土壤中水、肥、气、热达到相对最优平衡状态，对黄瓜土壤呼吸、土壤温度以及水分利用效率的促进作用更为明显，黄瓜产量达到72266 kg/hm2，显著高于其他处理（P<0.05）。

以旱地棉田为研究对象，2018年在湖北荆州大田条件下对控制排水和减量施氮下土壤无机氮含量变化和棉花产量进行了研究。试验采用2种控制排水模式（非控制排水和地表控制排水，分别记作FKS和KS）与4个施氮量水平（农民习惯施氮量280 kg/hm2、习惯施氮量的90%、80%和70%，分别记作N1、N0.9、N0.8和N0.7）完全随机组合设计。测定棉花生育期内0～20、20～40、40～60和60～80 cm土层的NO-3-N和NH+4-N 含量。结果表明，与FKS相比，整体上KS下0～40 cm土层的NO-3-N 含量和0～20 cm土层的NH+4-N 含量增加。与N1相比，FKS下N0.9、N0.8和N0.7的籽棉产量分别减少9.23%、13.16%和18.60% (P0.05）和12.98% (P<0.05)。综上，采用地表控制排水，减氮10%～20%有利于提高0～20 cm土层的无机氮含量，从而维持棉花产量。

为研究不同节水灌溉模式对白茶生长发育和产量形成的影响，设计2种灌溉方式（喷灌和滴灌）及3种相对含水率控制下限水平（65%、75%和85%），观测白茶鲜/干重、叶面积指数、百芽重和芽叶颜色等指标，同时，构建熵权系数评价模型，综合考虑产量、产值、工程建设经济可行性及灌溉水利用效率等指标，优选节水灌溉方案。结果表明：喷灌下85%控水下限处理白茶百芽重、叶面积指数和干重处于最高水平；相同灌溉方式下，提升控水下限使滴灌条件下白茶产量提升2.4%~17.7%，使喷灌条件下产量提升16.7%~30.2%；熵权系数评价模型计算结果表明，喷灌条件下75%控水下限综合效益最优，熵权系数评价值达到0.96。在该灌溉模式下，白茶产量、产值、节水灌溉工程建设的国民经济内部收益率和灌溉水利用效率分别为468.6 kg/hm2、252.4 万元/hm2、22.3%和0.387 kg/m3。实际生产中，推荐将喷灌75%控水下限作为白茶节水灌溉模式。

探讨补灌对砂田西瓜提质增效与水肥高效利用的协同效应，为西北干旱半干旱区砂田西瓜高产高效栽培提供理论依据。在西瓜关键生育时期设置4个补灌处理（CK：西瓜生育期无补灌；W1：西瓜伸蔓期补灌；W2：西瓜坐果期补灌；W3：西瓜膨果期补灌），所有处理补灌量均一致，即45 m3/hm2，研究不同时期补灌对砂田西瓜产量、品质及水、氮利用的影响。砂田西瓜坐果期补灌较对照增产32.74%，果实中糖和边糖含量分别提高了5.58%和9.80%，Vc含量提高了21.25%，且糖分梯度最低。同时，坐果期补灌有利于促进氮素从西瓜营养器官向果实的转运，果实氮素积累量较对照提高了41.62%，氮肥偏生产力提高了35.48%。水分利用效率也随着西瓜产量的增加而提高，其中坐果期补灌处理的西瓜水分利用效率较对照提高了25.13%。在砂田西瓜坐果期进行补灌可有效提高产量、品质及水氮利用率。

为了提高农业生产用水效率，降低农业灌溉水资源的浪费，2013-2016年，在陕西省泾惠渠灌区进行了连续3年的冬小麦夏玉米连作非充分灌溉制度试验，研究其灌溉制度优化。试验设置8个非充分灌水处理，每个处理重复2次。通过分析3年冬小麦夏玉米生育期的降雨量、灌水量，及其在产量、水分利用效率、益损比方面的影响，进而确定不同降雨频率年型下的冬小麦、夏玉米合理灌溉制度。试验结果表明：冬小麦、夏玉米生长发育阶段不同灌水期和灌水量对其产量影响显著。产量和水分利用效率两者相协调的最优灌溉制度是T4（冬灌+返青灌）与H4（压茬灌+抽雄灌），全年四次灌水，灌溉定额为4800 m³/hm²。

为探究水、氮对梨树生长和果实品质指标影响，分析水氮耦合处理下梨树生长与各果实品质指标间关联程度，开展了为期1年的田间试验，试验设定2因素2水平，亦即2个灌水下限（W1: 75%Fc, W2: 65%Fc）和2个施N水平（F1:324 kg/hm2, F2:168 kg/hm2），共4个试验处理（低水低肥：W1F1；低水高肥：W1F2；高水低肥：W2F1；高水高肥：W2F2）。试验过程中量测了梨树营养生长指标（新梢长度、新梢基径、叶面积及叶绿素含量）和果实品质指标（单果重量、可溶性固形物含量、还原型Vc含量及可滴定酸含量），结果表明：水氮耦合对黄金梨树生长指标和果实品质指标都有一定影响，但规律不尽相同，提高灌水下限和增加施氮量能显著增加新梢长度和基径，但叶片面积和叶绿素含量对水氮耦合方案响应较为复杂，不存在单向递增关系；单果重量对灌水下限的响应最为明显，其他2个品质指标对施氮量响应较为明显，提高灌水下限和增加施氮量能提高单果重量和降低可滴定酸含量，但可溶性固形物和还原型Vc含量对水氮耦合响应较为复杂，受水氮交互作用影响显著。果实品质指标与梨树生长指标存在一定关联性，相比而言，梨树新梢长度和基径对多数品质指标贡献度最大。因此，将灌溉施肥管理与农艺管理相结合，协调梨树各器官对养分的吸收和分配关系，进而优化新梢生长量，促进梨果品质的提高。

为寻求地下滴灌棉花高效高产适宜的灌溉指标，通过大田田间试验，研究了蕾、铃期不同水分亏缺对棉花生理形状以及水分利用率的影响，结果表明：棉花全生育期内株高、茎粗、叶面积指数均呈“慢-快-慢”变化规律，蕾期水分过多（SDI-8）或过少（SDI-1）均不利于棉花生理指标发育，铃期随水分胁迫加剧（SDI-5）而明显降低，同样水分胁迫条件不同生育阶段，棉花生理性状指标在营养生长阶段产生的负面影响比生殖生长阶段要小（SDI-1均大于SDI-5）；SDI-7的籽棉产量和水分利用率均最高，比SDI-8（全生育期充足供水）分别提高了11.6%和12.6%。蕾期（适度水分亏缺）和铃期（充足供水）灌水控制下限分别为田间持水率60%和75%，更利于地下滴灌棉花籽棉产量和水分利用率显著提高。

针对研制的一种由三段端面为圆且相邻轴线存在夹角的管体组成的三段管式非圆形喷洒域喷头，该文采用具有高精度、低空回、无需润滑、结构紧凑特点的精密钢丝绳传动方式，采取“葫芦”型的缠绕方式分别控制三段管式非圆形喷洒域喷头的旋转速率和喷射仰角变化，通过拓扑结构优化、正交实验、参数优化设计相结合的方法设计并得到了最优参数，结果表明，三段管式非圆形喷洒域喷头驱动系统采用精密钢丝绳传动方式具有较高的传动精度，高集成的结构设计减少了一个驱动源的需求，减少了安装空间，降低了经济成本及复杂程度，同时优化后的喷头驱动系统部件在满足强度、刚度等前提下，大部分静、动态等性能得到了不同程度的提高，质量得到大幅减轻。

核桃作物需水规律错综复杂，与气温、气压、相对湿度等因子之间具有复杂的非线性关系。针对这种特点，结合河北邯郸试验田核桃需水的历史数据和气象数据，提出了一种MIV-MEA-Elman模型。经MIV（平均影响值）算法筛选，得出4个较优的指标：平均气温、平均气压、相对湿度、日照时数。以此作为经MEA(思维进化算法）优化后的Elman神经网络模型的输入, 核桃逐日需水量作为输出，经过对仿真结果分析，此模型的均方根误差为0.317，证明具有良好的预测效果。

从灌区末级渠系管理模式可持续生计保障角度提出评价体系和量化标准, 为灌区末级渠系管理的政策支持及其内部运行机制提升提供参考。通过对当前灌区末级渠系管理中主要存在的乡村管理、专管延伸管理和用水户协会管理三种模式进行统计分析和层次分析，结果表明：灌区末级渠系可持续性生计可以通过工程管理水平、用水管理水平、组织管理水平、财务管理水平以及环境管理水平体现；3种模式在灌区末级渠系工程管理中担当了重要职责，在用水管理方面发挥了积极作用，但在财务管理、高效节水和促进环境可持续发展等方面严重滞后；研究构建的灌区末级渠系管理模式的可持续性生计评价指标体系和量化标准具有可信性和可行性。

农业机电井灌溉管理中长期存在的电费/水费计量不准、拖欠灌溉费用和浪费水资源的难题，基于IC卡测控终端是针对灌溉控制和管理而设计，并通过现代化的科学技术手段，达到降低人力成本，提高自动化生产效率，节约水资源的目的。让管理部门实现了先收费、后灌溉的管理目标，让用水户能够通过智能IC卡充费并自助灌溉，实现明明白白消费。

为了减少信道冲突、降低网络能耗和数据时延，提出一种适用于农田监测多链型网络结构的无分层协议RBP。汇聚节点通过发送命令帧对全网进行时间同步、调度，传感器节点根据接收到的不同的命令帧完成同步、数据发送、路由等任务。仿真实验表明，该协议能有效地降低网络能耗、避免链路冲突、减小数据时延，提高网络的可靠性。

建立水利信息化测度模型，对于水利信息化工作的开展和指导有着重要的科学和现实意义。依据我国开展水利信息化工作以来，在全国范围内进行的水利信息化发展状况调查工作中所获取的基础数据和水利信息化发展的实际情况，参考国际上普遍使用的信息化发展程度评估方法，提出了一种基于德尔菲法和云模型的水利信息化测度研究方法，并结合2012-2015年度中国水利信息化发展报告中提供的统计数据，对研究方法展开论述。本研究在一定程度上提升了水利信息化发展程度评价的科学客观性，为实现水利信息化阶段目标提供现状分析和决策参考。

针对当前我国灌区信息化发展水平评价中指标选取存在的随意性、重复性和不完整的问题，在分析我国灌区信息化建设发展现状和评价指标选取原则的基础上，以指标简洁性和完整性为目标，根据前人提出的评价方法和模型，进行灌区信息化水平评价指标选取和优化研究，从信息基础设施建设、应用性能、效益效果三个方面构建了一套灌区信息化水平评价指标体系。以湖北漳河灌区的信息化系统建设情况为例，运用评价指标优化选择模型，将灌区信息化水平评价指标由40个优化减少到17个，指标的完整性达到85.13%，满足了指标数量少且完整性高的目标，

沈乌灌域因其特殊的地理位置与气候条件，灌域内湖泊对维持其生态环境良性发展具有重要意义。目前，尚未有对沈乌灌域内湖泊面积历史变迁的研究，为了掌握沈乌灌域湖泊面积的时空变化特征以及有针对性地进行适量补水。基于Landsat与HJ1A/B遥感数据，采用新型水体指数（NWI）结合阈值法、目视解译对1988-2018年沈乌灌域内八大天然湖泊面积进行提取，并结合磴口县气象资料与乌兰布和灌域管理局提供的生态补水、引水量、秋浇水量等资料对灌域内湖泊面积变化进行驱动因子分析。研究结果表明研究区湖泊面积近30 a来一分场海子和冬青湖一直呈直线式扩张趋势，金马湖、纳林湖、镜湖、古月辰湖、砖照井海子和天鹅湖均经历了持续扩张阶段-波动式萎缩阶段-波动式扩张阶段。沈乌灌域内近30 a湖泊面积的变化是气候因素和人为活动的综合影响。