地膜在促进增产的同时，带来一系列的污染问题，可降解地膜在一定程度上既能实现增产，又能减少污染。本研究进行了普通地膜和透明、黑色两种全生物可降解膜、裸地栽培玉米对比实验，来探讨和分析生物降解膜的降解性及对土壤含水量、温度和玉米生长的影响。结果表明：全生物降解膜的降解速度明显快于普通膜，其中黑色全生物降解膜略快于透明全生物降解膜。不同覆膜下各个土层的含水量都随着深度增加而增加，其中中层含水量增速最大；三种覆膜的土壤含水量在生长前期无显著差异，到后期透明全生物降解膜和黑色全生物降解膜下土壤含水量越来越接近裸地，与普通膜之间的差距越来越大。3种覆膜在玉米生长的各个时期均能有效提高土壤温度，但增温效果随着土层深度的增加而减弱，且越到后期两种全生物降解膜对土壤的增温效果越弱。覆膜能显著提高玉米的出苗率，加快玉米生育进程，使玉米的株高、茎粗、叶面积以及地上干物质重量增加，在一定程度上有利于经济效益的提高。因此，以全生物可降解地膜替代普通塑料地膜是具有可行性的。

在滴灌施肥条件下，开展大田小区试验，研究不同灌水量与不同施氮量对马铃薯光合特性及产量的影响。试验采用二因素三水平随机区组设计。结果表明：在灌水量为1 800 m3/hm2时，净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均随施氮量的增加呈先增后减的趋势，日照充足时最小值和最大值出现的时间点分别为当天下午18∶00和上午10∶00；在灌水量为900 m3/hm2时，净光合速率、蒸腾速率和气孔导度的日变化趋势基本一致，且两次峰值都出现在上午10∶00和下午16∶00。在灌水量为900 m3/hm2和1 350 m3/hm2时，产量随施氮量的增加总体呈增加趋势；在施氮量为120 kg/hm2和180 kg/hm2时，产量随灌水量的增加总体呈增加趋势；不同水氮处理的产量均显著高于CK（不灌水不施氮），高出9%~43%。试验条件下处理T6（中水高氮）最有利于马铃薯光合能力和产量的提高。

为深刻了解玉米浅埋滴灌典型应用区农业气象要素对参考作物腾发量（ET0）的影响，本研究采用拓展傅里叶幅度敏感性检验(EFAST)法对农业气象因子进行全局敏感性分析，明确不同ET0的气象成因，为了解获知农业气象变化对作物蒸散发耗水的影响以及合理设计灌溉制度提供参考。结果表明：通辽市2017年、2018年生长季内的气象因素的变化规律具有西辽河流域的典型特征，即春季冷凉干燥多风、夏季湿热多雨，水文年型分别为丰水年、平水年。ET0与日值最高气温、最低气温、日均风速、日照时数呈正相关，与日均相对湿度呈负相关。该典型区气象因子对ET0的一阶、全局敏感性指数大小排序为：日均风速（0.220/0.324）＞最高气温（0.125/0.157）＞日均相对湿度（0.100/0.139）＞日照时数（0.091/0.116）＞最低气温（0.007/0.034），前4个指数为高敏感因子。2017年、2018年生长季ET0的界限分别为1.5~9.3、1.3~9.6 mm/d，采样气象值相应的ET0的界限为0.5~9.2 mm/d，作物生长季内高气温、大风速、低湿度、长日照出现频次越高，潜在蒸散耗水量越大，在农业气象的变化的影响下，使得灌溉制度需做出相应调整。

为制定宁夏中部干旱带日光温室秋冬茬黄瓜生产水分灌溉管理参数，采用田间试验的方法，研究不同灌溉频率对嫁接黄瓜产量及根系分布特征的影响。结果表明：在日光温室黄瓜秋冬茬栽培中，黄瓜根系主要分布在0~20 cm土层中，0~10 cm土层根系生物量超过80%，结果期不同灌溉频率对黄瓜根系生长量影响显著，其中每7 d灌溉1次的处理（TR3）0~15 cm土层根系生物量最高，灌溉频率对15~30 cm土层分布影响不显著，减少灌溉频率，能够促进0~15 cm土层黄瓜根系生长量的增加，有利于黄瓜坐果，产量增加以及果实中糖含量的积累，因此在宁夏地区中部干旱带日光温室黄瓜冬季生产中，平均日均温18 ℃左右，、灌水定额1 500 m3/hm2的条件下，黄瓜结果期的灌溉间隔7 d为宜。

糖料蔗生产已成为广西经济的主要来源，其种植面积达到全国60%以上。然而，广西糖料蔗区大多分布于山丘坡地，下垫面非均质性和管理非均匀性造成了甘蔗产量具有较强的空间变异性。利用模型估计产量需要大量的观测数据，且运行成本较高。利用无人机等可以较为方便地得到甘蔗不同时期叶面积指数和株高等信息，地面的传感器也可以采集不同深度的土壤含水率。分析了广西崇左60个试验小区2016年采集的叶面积指数、株高、土壤水数据和糖料蔗产量的相关性，发现相比于地面的叶面积指数观测和土壤水分观测，利用无人机平台所提取的株高观测更有利于糖料蔗的产量估计；叶面积指数观测在伸长中期阶段，数据价值最大，而株高观测则在伸长末期与产量的相关性最高；播种后1-2个月根系区土壤水分对甘蔗最终产量的形成起到了至关重要的作用。采用多源数据回归分析的方法对甘蔗产量进行估计，相关性R2=0.87，是一种较为便捷的甘蔗产量估计方法。

为了提高垂直线源灌的水分利用效率，探明垂直线源灌不同线源直径下的入渗规律，通过模拟试验，研究了垂直线源灌不同线源直径下的入渗规律，比较了三种常规入渗模型的适用性。结果表明，随着线源直径的增加，入渗率和累积入渗量均增大；三种模型均能模拟不同线源直径下的入渗规律，其中Kostiakov入渗公式和Philip入渗模型较精确，Horton（变形）入渗公式更适合于入渗中期和后期的模拟；得出不同线源直径3种入渗模型的经验公式。该研究结果可为垂直线源灌技术推广应用提供理论依据。

为了探求滴灌条件下不同磷钾肥配比对苹果品质的影响和寻求优质苹果适宜的磷钾肥施肥方案，通过田间试验，对不同磷钾肥配比苹果品质指标进行测定分析。试验共设置5个滴灌处理：低磷中钾（P1K2）、中磷中钾(P2K2)、高磷中钾(P3K2)、中磷低钾(P2K1)、中磷高钾(P2K3)，以及地面灌溉对照组CK：中磷中钾(P2K2)。结果表明：各处理中，P2K3处理苹果的单果重及可溶性固形物含量值最大，酸度值最小；P2K2处理苹果的果形指数及果肉硬度值最大；滴灌施肥比传统的地面灌溉更有利于苹果树果实的生长发育，可明显提高苹果单果重、果形指数、果肉硬度、可溶性固形物、酸度等品质指标；对各处理的品质指标进行主成分分析，综合考虑施肥量以及经济效益分析认为滴灌条件下，P2K2处理（P2：70 kg/hm2、K2：100 kg/hm2）的磷钾肥配比最有利于提高苹果树的果实品质。

针对宁夏青铜峡树新林场低洼盐碱地地下水位高且盐分难以淋洗等问题，在田间设置不同埋深的暗沟（T1-1.5 m、T2-1.2 m、T3-0.9 m和T4-0.6 m）及对照试验（CK-无暗沟），分析各处理灌水后第5、15、25 d 0~100 cm土层土壤的水分和盐分含量变化，并测定向日葵生长指标及产量。结果表明，相比CK，合理铺设暗沟能够增加低洼盐碱地排水速率，有效减少土壤中水溶性盐分含量，改善作物生长环境，提高作物产量，且灌水后第25 d较第5 d各处理0~100 cm土层土壤水分和盐分含量相对变化率分别表现为：T2>T1>T3>CK>T4，T2>T3>T1>T4>CK。各处理向日葵籽粒产量表现为：T2>T1>T3>T4>CK。综上，本试验1.2 m埋深的暗沟排水脱盐效率最佳，向日葵长势及产量最好。

在山西省晋中盆地，通过田间试验，研究在全膜双垄沟播条件下，不同施肥方式与灌水处理对糯玉米产量及水分利用率的影响，以探讨糯玉米高产、水分高效利用的最佳栽培模式。试验设置3种施肥方式与2种控制灌水，随机区组设计，研究不同灌水与施肥处理对糯玉米产量及水分利用率的影响。试验结果表明：①在全膜双垄沟播种植条件下，F2处理与F0处理均较F1可提供较好的土壤水分环境；②糯玉米的鲜穗产量随耗水量的增加表现出迅速增加-缓慢增加-负增加的变化；③F2I1处理的土壤水分利用率与灌溉水利用率均为最高，是全膜双垄沟播种植条件下，糯玉米高产及水分高效利用较好的配套水肥措施。

为了揭示生物炭施用对节水灌溉稻田土壤N2O产生及排放的影响，本研究基于田间试验及微电极技术，分析了节水灌溉稻田土壤N2O浓度剖面分布对生物炭施用的响应。研究结果表明，在施肥后大部分时段，各处理稻田土壤N2O浓度自表层至下层呈现降低—增加—降低的趋势，在施肥后初期或后期会有所不同。蘖肥施用后中量生物炭施用（20 t/hm2）减少了节水灌溉稻田土壤剖面N2O浓度，穗肥施用后则相反。高量生物炭施用（40 t/hm2）增加了施肥后部分时段土壤剖面N2O浓度。淹水灌溉稻田土壤不同深度N2O浓度均显著高于控制灌溉稻田土壤。控制灌溉稻田N2O 排放增加主要与节水灌溉的无水层管理促进了土壤中产生的N2O排放有关。研究结果可为更加全面评价节水灌溉稻田的环境效应，实现稻田水土资源的可持续利用提供科学依据。

以内镶贴片式为主的不同类型滴灌带为材料，研究不同温度下，滴头间距和滴头流量与滴灌带爆破压力的响应关系；常温常压下滴头流量的均匀性。不同类型的滴灌带试样在15、23、30、37、45 ℃进行爆破试验。结果表明，小于37 ℃时，温度与爆破压力呈负相关关系，45 ℃时，爆破压力值随温度的增加有回升的趋势。同一温度下，滴头间距和滴头流量越大，所承受的爆破压力越大，3种滴灌带的流量均匀性合格。

基于土壤负压原理、产品结构优化设计和信息感知、无线传输、微电子控制等先进技术，研发了适用于输配水管路的灌溉流量自调节阀新型样品，具有土壤实际水分状况感知采集、信息反馈和输水流量实时调节控制等复合功能。根据其工作原理和设计技术指标，通过室内试验对灌溉流量自调节阀进行指标测试和性能分析，结果表明：试制的DN25流量自调节阀样品的开度调节范围0~100%，在100~300 kPa供水压力下，流量自调节精准度达81%~99%，且控制灵敏度较高，阀片响应时间随着阀门开度增大而逐渐延长，单程启闭最长响应时间不足3 s，较好地实现了节水灌溉的流量精量调配功效，为流量自调节阀的进一步结构优化、性能改进和产品定型等提供技术依据。

为明确参考作物蒸散量（ET0）计算模型在西藏高原灌区的适用性，推荐适宜于气象资料短缺条件下的ET0计算模型，本研究基于满拉、墨达、江北3个灌区的气象站的长系列数据，以FAO推荐的Penman-Monteith（FAO 56 PM）模型计算的ET0为标准，对ET0的5种常用计算模型的适用性进行评价。结果表明：Makkink、Irmark-Allen、FAO 17Penman、Hargreaves-Samani和Priestley-Taylor 5种模型模拟的日尺度ET0变化趋势与FAO 56 PM模型一致，在年际间均呈先增后减的变化规律，且峰值出现在6~7月份，但各模型适用性存在显著差异。Makkink模型的日尺度MAE、RMSE、NSE值分别为0.37 mm/d、0.45 mm/d和0.84，模拟精度及可信度最高；Irmark-Allen模型次之，MAE、RMSE、NSE分别为0.65 mm/d、0.71 mm/d、0.62；Priestley-Taylor模型最差，MAE值最大达4.91 mm/d且NSE值小于0。年尺度下，各模型较FAO 56 PM均存在高估现象，其中FAO 17Penman、Hargreaves-Samani、Priestley-Taylor模型的NSE值介于-3 571.76 ~ -118.00之间，模拟结果不可信；Makkink模型的NSE值最接近于0，模拟结果可信，但模拟过程的误差较大。综合评定，推荐Makkink为西藏高原灌区气象资料短缺条件下的ET0简化模型。

为探索河西地区春小麦节水高产的微喷带灌水定额，以“永良4号”为试验材料，在生育后期（孕穗期―成熟期）设置5次灌水，4个灌水定额30 mm（W30）、40 mm（W40）、50 mm（W50）及60 mm（W60），研究了河西春小麦生育后期在微喷带灌溉下不同灌水量对其生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明：随后期灌水量的增加，春小麦株高呈增加趋势，W50和W60处理分别比W30处理高7.3%、9.27%；灌水有利于光合同化物向籽粒的转移，W50和W60处理千粒重分别比W30处理显著提高12.6%、15.29%；各处理春小麦的穗粒数、产量和水分利用效率随着灌水量的增加均呈先增加后减小的变化趋势，且均在W50处理达到最大，分别比W30显著高11.74%、35.95%和18.24%。从节水高产的角度综合考虑灌水量、产量和水分利用效率，W50处理可作为河西春小麦生育后期较适宜的灌水处理。

为了量化水氮胁迫对西北旱区制种玉米干物质分配与氮分配的影响，建立水氮胁迫条件下器官间干物质与氮分配模型。本试验设置3种灌水水平，分别是充分灌溉(W1)、轻度水分胁迫(W0.75)和重度水分胁迫(W0.5)，并设置3种施氮水平，分别是150 kg/hm2(N150)、75 kg/hm2(N75)和0 kg/hm2(N0)。分析了水氮胁迫对器官间干物质与氮分配系数的影响，构建了干物质与氮分配动态模型。试验结果表明：茎分配系数呈单峰曲线，茎氮分配系数随生育期推进逐渐下降；叶分配系数与叶氮分配系数均呈下降趋势；穗分配系数与穗氮分配系数逐渐增加。总体上，茎分配系数大于茎氮分配系数，叶分配系数小于叶氮分配系数，穗分配系数小于穗氮分配系数。氮胁迫对制种玉米干物质分配与氮分配关系无显著影响。水分胁迫提高茎分配系数与氮分配系数；水分胁迫条件下叶与穗分配系数与叶氮分配系数均显著低于充分灌溉处理。叶分配系数与氮分配系数随着有效积温呈Logistic函数变化；穗干物质分配系数随有效积温呈指数递减变化。模型能够较为准确的模拟整个生育期的分配系数动态变化规律。

滇中是云南主要高原特色作物主产区，开展灌溉制度研究对当地水资源优化配置、高效利用具有重要意义。基于滇中南部建水（102°50′E、23°56′N）2016~2018年灌溉试验数据，对CROPWAT模型中灌水量计算模块所涉及的作物、土壤参数进行了校准，并应用该模型模拟了水稻和马铃薯全生育期的灌水量过程。结果显示，模拟的水稻泡田水量在192.3~195.0 mm之间，本田期灌水次数在8~11次、灌水定额在20.9~45.9 mm、灌溉定额在288.3~414.4 mm之间，全生育期灌溉定额在483.3~609.7 mm之间，与试验观测的灌溉定额相差在±6%以内；马铃薯全生育期灌水次数在7~8次、灌水定额在12.7~38.3 mm、灌溉定额在181.5~201.0 mm之间，与试验观测的灌溉定额相差在±12%以内。灌水次数模拟与试验观测值接近，灌水定额水稻模拟值略偏小、马铃薯模拟值略偏大，灌水时间虽然略有差异但总体相应性较好。结果表明，该模型在滇中南部水稻和马铃薯灌水量过程模拟中的应用效果较好，用于制定灌溉制度可更好地把握灌水时间，提高制定灌溉制度的精度。

枸杞作为宁夏地区重要的经济作物，其种植过程中的自动化水平低下，宁夏地处西北，全年降水量偏少，土壤以沙土为主，水分易流失，因此枸杞滴灌十分重要。常规的PID算法难以满足枸杞滴灌的自动控制，因此设计了基于模糊神经网络的控制系统，该系统整合了模糊控制和神经网络，将土壤含水率的偏差和偏差变化率作为输入值，经过模糊神经网络运算后，得到PID控制器的3个输入参数，然后通过PID闭环控制系统实现枸杞滴灌的控制，通过Simulink仿真实验得出，模糊神经网络PID控制比传统的PID控制，超调量小，响应速度快。

为达到温室内灌溉节约用水的目的，设计可沿轨道运动的三自由度倒挂机械臂喷灌装置，同时，可保障作物生长在最佳湿度土壤中，以提高作物产量。本文提出一种基于势函数、电势场理论的土壤湿度传感器均匀性布点方法，可精确采集区域内土壤湿度；采用模糊控制更加精确地控制土壤湿度；为快速响应控制指令，采用PI方法对各关节电机进行控制。计算、分析及仿真结果表明：PI控制可使装置快速响应指令进行运动，响应时间小于1 s；传感器均匀布点方法与土壤湿度模糊控制方法相结合，可精确控制电磁阀开闭时间，模糊控制响应时间小于1 s。装置整体结构模型搭建完成，响应速度快，运动路径及动作可按设定执行。

在喀斯特石漠化地区，将渗漏的难利用蓝水转化为可供植被生长利用的生态绿水是提高水资源利用量的重要途径。采用遥感分析、实地调研与文献资料相结合，基于贵阳市非城镇地区的现实条件，设计三大蓝-绿水转化措施：①针对大气降水环节，在研究区约713 km2的农村旱地上，总共设计了17 788个用于截蓄灌溉的小水池；②针对植被用水环节，设计了封山育林措施，分布于植被盖度低于50%的937.75 km2渗漏区林草地；③针对绿水储存环节，设计了坡改梯措施，主要分布于713 km2的农村旱地、植被盖度高于50%的1 255.5 km2渗漏区林草地，以及植被盖度低于50%且在2003-2013年间植被未增长的约123 km2典型渗漏区。以上转化措施的研究与设计，对类似地区提高水资源利用量的探索具有一定的参考意义。

结合温州市农业灌区的实际情况，采用灰色关联度定性分析筛选出影响灌区灌溉水利用系数的主要因素，建立灰色GM(1,1)预测模型，并利用残差预测对结果进行修正，最终构建改进型灰色系统理论预测模型。以温州市灌区为例，对该市2018-2022年农业灌溉水有效利用系数进行预测，预测成果为0.601~0.651，整体呈现逐渐递增趋势，基本符合温州市实际情况。

鄂尔多斯市是内蒙古乃至我国西部经济最发达的地区，然而水资源短缺已成为经济发展的重要制约因素。利用水资源生态足迹理论、LMDI模型和Tapio脱钩模型计算该市2001-2017年的水资源生态足迹以及影响因素，并评价水资源利用与经济发展协调关系。结果表明：①17年来水资源生态足迹呈现先小幅度波动上涨、再稳步下降的总趋势，其中，农业用水是主要组成部分；技术效应是实现水资源生态足迹下降的核心驱动力。②水资源生态赤字、压力指数和万元GDP水资源生态足迹均有下降趋势，水资源利用效率逐年提高，但利用结构不合理，农业用水所占比重过大。③GDP增长与用水量处于强、弱脱钩交替的稳定状态，农业用水脱钩关系优于工业，并且从回归分析可知工业脱钩关系不稳定，需要加强产业结构调整，优化三大产业的用水比例，实现水资源可持续利用。