为探讨不同施肥器对日光温室茄子生长及根际养分分布的影响，本试验以二珉圆茄为研究对象，设定Mixrite 2.5自动比例施肥器（APF）、可调比例式文丘里施肥器（APVI）和涡旋式施肥器（VF）3种施肥器，对比分析应用3种施肥器下对茄子根际土壤EC、pH，茄子茎粗、株高、产量及水肥生产率的影响。结果表明：通过比较3种施肥器肥液EC、pH，得出溶肥均匀度依次为APF>APVI>VF；0~60 cm茄子根际土壤EC为0.1～0.8 mS/cm；土壤pH在生长末期较定植前，0~30 cm时APF、APVI降低，VF增高3.75%，30~60 cm时3者分别增加4.33%、4.2%、3.91%；茄子茎粗在缓慢和快速增长期时，APF处理分别以0.11、0.17 mm/d增长，生育末期高达17.44 mm，株高生长曲线分别用logistic方程模拟，相关系数均高达0.99，APF最高达118.51 cm；处理APF、APVI产量分别为27 860.4、27 685.05 kg/hm2，均与VF存在极显著差异，2者灌溉水分生产率分别为24.43、24.29 kg/m3，比VF均高出17.81%、17.05%，肥料偏生产率均高出17.78%、17.04%。同时结合施肥器稳定性、性价比和农民接受度，推荐APVI（可调比例式文丘里注肥器）大面积推广。

针对传统PSO算法易陷入局部极值的缺点，提出了一种改进的粒子群算法（ADAPPSO）。该算法通过利用表现为非线性递减特性的自适应惯性权重来有效减少PSO算法在运算过程中出现局部极值的情况。利用ADAPPSO算法对BP神经网络所涉及的一系列参数进行优化，并在此基础上建立ADAPPSO-BP模型对参考作物腾发量(ET0)进行预测。以商丘地区数据为例，通过平均影响值法（MIV）对变量进行筛选，并在此基础上建立了BP神经网络、PSO-BP和ADAPPSO-BP 3种预测模型。根据相关实验结果表明，BP模型、PSO-BP模型和ADAPPSO-BP模型的决定系数R2分别为0.898 3、0.952 7和0.960 6，3种模型的平均绝对误差MAE分别为0.355 8、0.240 1和0.205 6。3种模型中，ADAPPSO-BP模型的R2值最大，MAE最小，这表明提出的ADAPPSO-BP模型能够有效地提高ET0的预测能力。

水资源对干旱区绿洲的可持续发展起着至关重要的作用。为实现绿洲中灌溉用水的合理调配，以策勒绿洲为例，利用干旱区平原绿洲耗散型模型模拟了绿洲水循环的具体情况，并以腾发量占净输入量的比例作为灌溉水利用效率指标，研究了渠东和渠西灌溉水利用效率的尺度变化规律。研究结果表明：在研究区水平衡分量中，地块土壤水分输入主要依赖于渠道灌溉水量（约占96.02%），抽水灌溉量只占土壤水输入项的0.34%；由于回归水重复利用比例较低，用水效率随尺度的提升规律不明显，当地块数从一个变化到4个时渠西和渠东2个区域内用水效率分别提升了1.94%和1.11%；作物空间差异性对用水效率的尺度效应有削减作用，原因是粮食作物灌溉需水量比果树大，用水效率低。通过定量分析得到的绿洲水均衡结果，验证了水均衡模型在绿洲研究中的可行性，也为绿洲灌溉水高效利用提供了理论依据。

利用作物蒸腾和土壤蒸发之间的定量分配占比确定最优施肥量，是指导合理灌溉、提高水肥利用效率的重要研究内容。该研究测定了夏玉米蒸腾量、土壤蒸发量、作物生长参数和产量，并用修正双作物系数法估算全生育期夏玉米蒸发蒸腾量，分析了雨养条件下，不同施肥量对夏玉米植株蒸腾（Tc）和土壤蒸发（E）及产量的影响。结果表明：夏玉米生长初期，施肥量对Tc的影响不明显，E对蒸散量（ETc）的贡献大于Tc；生长中期，施肥量越大，Tc相对较大，0肥（N1）＜低肥（N2）＜中肥（N3）＜高肥（N4），Tc对夏玉米蒸散量ETc的贡献大于E；生长后期，N2处理Tc最高，N4处理最低。不同施肥量下，Tc、E整体呈现下降趋势，Tc、E对ETc相互影响。不同施肥量夏玉米产量N3＞N2＞N4＞N1，N3处理比N1处理产量高16.9%、N3处理比N4处理产量高9.6%。施肥量过多或太少，都会降低夏玉米产量。适当施肥可以提高Tc在ETc中的所占比例（N3最高，Tc/ETc=67.53%），降低E的消耗，从而使水分消耗向增加作物产量的方向分配。

为了探明玉米产量形成特性、经济效益及灌溉增产潜力对灌溉的响应，为吉林省西部半干旱区灌溉增产提供理论依据。研究4个灌溉定额下玉米产量、农艺性状和经济效益的变化，并利用Hybrid-Maize模型模拟了这一地区玉米的灌溉增产潜力。结果表明：120 mm（Q1）、170 mm（Q2）和250 mm（Q3）处理的玉米产量均显著高于50 mm（Q0）处理；Q2与Q3处理的叶面积指数（LAI）和株高均显著高于Q0处理；玉米的气候生产潜力值与Q2和Q3处理的实测产量差异较小，与Q0处理的实测产量差异较大，所有处理的实测产量均与光温生产潜力值差异较大。170 mm可作为吉林省西部半干旱地区玉米生产的灌溉参考值，Hybrid-Maize模型可作为预测吉林省西部半干旱区玉米产量变化趋势的模型。

为探究大田茄子地下渗灌管的适宜埋深和灌水定额，田间试验布置了3个不同渗管埋置深度（0、10、20 cm）和3个不同灌溉水平（1 750、2 250、2 750 m3/hm2），研究地下渗灌不同埋深和不同灌溉定额对大田茄子生长发育、产量和水分利用效率的影响。结果表明，埋管深度为10 cm，灌溉定额为2 750 m3/hm2处理下茄子产量和干物质积累量最高；埋管深度在10 cm，灌溉定额为2 250 m3/hm2处理下，茄子水分利用效率最高，产量次之。综上可见，在宁夏引黄灌区气候条件下，地下渗灌最佳埋设深度为10 cm，相应灌溉定额为2 250 m3/hm2。

为了更加准确地估算黄土高原的蒸散发，本文基于FAO56的Penman-Monteith数学模型，结合Leuning提出的叶面积指数（LAI）反演ET的理论思想，提出Remote Sensing Leaf Area Index Penman-Monteith模型（RLPM）。使用MODIS中国合成产品NDVI和研究区气象资料数据反演出所需的参数值，以黄土高原为研究区域，最后可计算研究区域内任意时间、任意地点的日ET值。将本模型的ET反演值与普通的P-M模型得到的反演值进行线性分析，得到相关性系数均大于0.8。该研究旨在丰富蒸散发模型计算方法，提高蒸散发计算的准确度。

<植物护坡效果与根系在土壤中的空间造型和分布（即根系构型）密切相关，研究不同土壤初始含水率和滴头流量对红黏土内水分运移的影响规律，对合理匹配土壤湿润体与植物根系分布情况，准确调控植物根系构型，提高植物边坡固土能力具有重要意义。采用室内试验的方法，在间接地下滴灌的条件下，观测土壤初始含水率和滴头流量对土壤湿润体特征值、湿润锋运移速度和含水率分布情况的影响。试验研究发现湿润锋运移的形状近似椭圆形，而湿润体的形状则近似为椭球体。随着土壤初始含水率的增加，湿润体水平方向对称轴不断下移，水分趋于垂直向下运移，随时间呈对数函数变化。在相同的滴灌量条件下，流量较小的湿润体的范围稍大于流量较大的湿润体范围，但湿润锋的半径均随时间呈幂函数变化。滴灌初期，同一时刻湿润锋运移速度随滴头流量的增大而增大，但随滴灌时间的延长，这一现象逐渐减弱。滴头流量大时，水分向水平方向运移的趋势明显，而滴头流量小时，水分向垂直方向运移的趋势更优。不同滴头流量和土壤初始含水率会形成不同形状和大小的湿润体，也会导致湿润体含水量分布不同。在调控所需的植物根系构型时，可通过控制滴头流量和土壤初始含水率来控制植物根系分布情况，提高植物根系固土的能力。

为探讨不同灌水量下出水口数量对畦灌水流推进和小麦产量的影响，进行了冬小麦大田试验。设置60和75 mm 2种灌水量，分别用W1和W2表示，设置1孔、2孔、3孔3种出水口数量，分别用D1、D2、D3表示，测定了水流推进时间、各生育时期的剖面含水量和产量，研究了各处理小麦的耗水特性。结果表明：水流推进时间随着出水口数量的增大而增大，拔节期各处理下的水流推进的耗时明显比返青期的短。W2D2处理灌水后畦田内土壤平均含水量变异系数最低，土壤水分分布更均匀。W2D2处理在生育前期储水量较大，后期土壤贮水消耗量大于其他处理。同一灌水量下，返青至拔节期和拔节至扬花期D1和D3的耗水量、耗水强度和耗水模系数高于D2处理，扬花至灌浆期D2的耗水量、耗水强度和耗水模系数显著高于其他处理。各生育期耗水量随灌水量的增加而增加。W2D2处理的产量指标均高于其他处理且水分利用效率最高。综合考虑灌水均匀度、产量、水分利用效率，W2D2是本试验条件下最优处理。

为了探明宁夏中部旱区膜下滴灌水氮调控对马铃薯株高、叶绿素和产量的影响，采用双因素三水平随机区组试验，研究了不同灌水施氮处理对马铃薯株高、叶绿素相对含量和产量的影响。结果表明：在相同灌水量条件下，马铃薯株高不随施氮量的增加而增大，叶绿素相对含量随着施氮量的增加而升高，不同施氮量处理之间株高差异不显著（P>0.05）；在相同施氮量条件下，马铃薯株高随灌水量增加而增大，叶绿素相对含量随灌水量的增加而降低，不同灌水量处理之间株高差异显著（P<0.05），灌水量对马铃薯株高的影响程度大于施氮量，T7处理马铃薯株高最大，T3处理叶片叶绿素相对含量最高；灌水和施用氮肥均可以提高马铃薯产量和商品薯产量，试验条件下T6处理马铃薯产量最大且商品薯率最高。在宁夏中部旱区灌水施氮方案以T6处理为宜。

为了研究土壤冻结过程中土壤液态含水率和土壤质地对电导率变化特征的影响，采用TDR对恒温冻结过程中3种质地（沙土、沙壤土、黏土）土壤在3种初始土壤含水率（10%、15%、20%）条件下的土壤液态含水率和电导率进行了监测。结果表明：在恒温冻结过程中，土壤液态含水率随冻结时间的增加而减小；土壤电导率随液态含水率的降低而减小，初始土壤含水率越高，电导率降低值越大，S20、R20和N20降低值分别为2.11、2.50和2.47 dS/m；土壤黏粒含量越多，土壤电导率越高。冻结过程中土壤电导率与土壤液态含水率较好地符合对数函数关系，沙壤土拟合效果较好，R2均大于0.945。研究结果可为我国季节性冻土区农业生产和土壤盐渍化防治提供参考。

针对甘肃河西荒漠区干旱少雨、水资源缺乏的现状，以典型荒漠植物胡杨、密胡杨为试验对象，通过分析铺沙处理和控灌对其幼苗生长量、土壤含水率变化的影响，研究改性荒漠沙在干旱荒漠区绿化造林中的适用性。结果表明：改性荒漠沙的应用能够起到防蒸发、保墒节水的作用，有效促进胡杨幼苗的生长发育；在幼苗栽植第2年，顶部铺沙处理和控灌，可大幅提高0～40 cm土层的土壤含水率，试验组胸径、地径较对照组提高66.53%和46.74%，7月、8月、9月效果明显，并与常规灌溉相比，灌溉用水减少66.7%，节水效益显著。研究结果对甘肃河西干旱荒漠区绿化造林的节水灌溉具有较强的现实指导意义。

为探明酸化水质与不同营养功能肥料协同对水果玉米生长发育及土壤质量的影响，通过田间小区试验，分别在pH为7.5的普通水和pH为6.0的酸性水灌溉下设全营养肥料、全营养肥料+功能性制剂、全营养肥料+功能调理剂共6个处理，研究水果玉米生长发育、品质及土壤养分等因子。结果表明：配施功能性制剂及功能调理剂能明显提高水果玉米叶片的SPAD值及净光合速率，有效降低穗位高，促进干物质积累，最高产量达到20 685 kg/hm2，对玉米籽粒可溶性固形物、Vc及可溶性糖含量有明显的积累作用，同时可提高土壤有机质与速效养分含量。水质酸化调节后，在玉米抽丝期和乳熟期，全营养水溶肥+功能性制剂处理可显著提高玉米叶片叶绿素含量。在pH为6.0灌溉水条件下，增施功能性制剂及功能调理剂利于玉米生长，可保蓄土壤养分。

以设施栽培夏黑葡萄为材料，在转色初期进行干旱胁迫处理，以正常灌溉为对照，研究了干旱胁迫在该时期对葡萄果皮着色的影响。结果表明：在葡萄转色初期干旱胁迫可导致果皮中MDA含量升高及抗氧化酶类活性升高，有利于葡萄还原糖积累及可滴定酸降低，尤其在50%着色阶段，此外该时期的干旱胁迫促进了果皮中总酚、类黄酮及花青素积累。研究认为，葡萄转色初期干旱胁迫可以调节果实的生长发育，促进果实着色。

为了探明宽幅匀播条件下旱地冬小麦优质高效栽培技术，选用旱地冬小麦品种“兰天26”为试材，采用裂区试验设计。主区为施肥量，设高、中、低3 个施肥水平（N：120、150、180 kg/hm2；P2O5：90、105、120 kg/hm2），钾肥用量恒定（K2O：60 kg/hm2）。副区设4个种植密度（190、230、270、310 kg/hm2），研究了不同施肥量和种植密度对宽幅匀播旱地冬小麦产量、品质与水分利用效率的影响。试验结果表明，施肥量和种植密度均显著影响宽幅匀播旱地冬小麦产量及产量构成因素。有效穗数主要受肥料水平的影响，而穗粒数和千粒重对密度反应敏感。施肥量F120～F150、种植密度D190～D270范围内，产量随施肥量和种植密度的增加而增加；当施肥量超过F150、种植密度大于D270时产量下降。研究结果还表明，F120～F150和D270～D310组合，品质产量协同提高；在F120～F180范围内，随着施肥水平的逐步提高，水分利用效率分别提高了48.5%和24.8%，但提高率下降。综合考虑产量、品质和水分利用效率等因素，在本试验条件下，实现宽幅匀播旱地冬小麦高产、优质、节水的适宜施肥量为N 150 kg/hm2、P2O5 105 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2，种植密度为270 kg/hm2。

塔里木盆地气候干燥，其农业主要依赖灌溉，灌溉必将对局地气候产生重要影响。为了更好地了解农田灌溉如何改变新疆干旱地区的局地气候以及量化灌溉农田在局地气候系统中的作用，以中国西北地区的塔里木盆地为典型研究区域，首先在区域气候模型WRF( Weather Research and Forecasting)的CLM (Community Land Model) 陆面模式中加入合理的灌溉方案，然后设计2组试验（分别为考虑和不考虑灌溉），连续模拟10 a（2006-2015年）的作物生长季(5-9月)，通过模型模拟结果与观测比较来研究塔里木盆地灌溉的局地气候效应。研究结果表明：改进后的模型能够模拟出与观测相近的地表温度、近地面气温和降水，不仅显著地降低了原模式在灌区内的热偏差，而且灌溉引起的冷却和增湿效应导致灌区降水误差变小。此外，灌溉导致灌区的降水略微增加，在灌区周边的降水却显著增加。因此，由灌溉增加的降水量能够缓解干旱地区的灌溉需求压力，对当地的干旱气候也会产生重要影响。

针对传统层次分析法（AHP）较易受人为主观因素影响的缺陷，采用OWA算子削弱主观极值偏差对权重准确性的影响，修正传统AHP的部分缺陷；并运用TOPSIS量化样本与标准之间的相对关系，最终构建OWA-AHP-TOPSIS耦合模型。将该模型应用于大沽河流域，选取总硬度、Cl-、TDS、CO2-3、NO-3、NO-2、NH+4 7个指标作为评价因子，对流域内12处水样点进行地下水水质评价。结果表明，所选水样中Ⅲ类水占41.7%，Ⅳ类水占58.3%，水质污染情况总体较为严重，区域内南北部尤为恶劣，这与当地居民不合理的生活污水排放、低效率的农业化肥利用等有关，应就此开展相应整治。同时将OWA-AHP-TOPSIS耦合模型与AHP-TOPSIS法、单因子指数法和内梅罗指数法的水质评价结果进行对比，发现耦合模型在污染严重区域能取得更为客观的评价结果，具有更优的适用性。

为了解喀什地区地下水中重金属对人体健康的潜在危害，以喀什地区浅层地下水中10种重金属元素为研究对象，采集68组地下水样品，通过与《地下水质量标准（GB/T 14848-2017）》的比较，分析重金属含量特征，采用Nemerow综合污染指数对重金属污染进行评价，并运用三角模糊数理论，构建健康风险评价模糊模型，对重金属致癌和非致癌健康风险进行评价。结果表明，研究区浅层地下水重金属超标率从大到小依次为Mn、Ni、Fe、As、Cd和Hg，其中Mn、Ni、Fe和As为主要超标元素。研究区地下水重金属单项污染指数均值顺序为Mn（5.21）、Ni（3.04）、Fe（1.92）、As（0.68）、Cd（0.62）、Hg（0.25）、Zn（0.04）。综合污染指数为0.44~20.82，均值为4.61，呈现重度污染。非致癌总风险在可接受范围内，致癌总风险超过了安全阈值，Cd和As为首要环境健康风险管理指标。研究表明当地饮水途径下重金属对人体无非致癌风险，但会产生致癌风险。

针对节水灌溉项目决策信息不能准确获取的问题，利用三参数区间数对节水灌溉项目进行评价。通过改进熵值法计算属性的权重，综合利用TOPSIS法以及灰色关联算法计算不同方案的相对贴近度，利用相对贴近度的大小对方案进行排序，并将算法应用到节水灌溉项目优选实例中，结果证明了算法的有效性和合理性。