为了探索提高滴灌青贮玉米水分利用效率，进行了连续2年的田间灌溉试验，研究了滴灌条件下不同土壤水分调控（4个灌水水平：70%θ _{f c} 、60%θ_fc 、50%θ_fc 、40%θ_fc ）对滴灌青贮玉米作物系数和水分利用效率的影响。结果表明，青贮玉米拔节-抽雄期受旱，比对照处理减产27 150 kg/hm²，减产率达到41.8%，为青贮玉米需水的关键期；青贮玉米耗水量（ET_a ）与产量呈现出二次抛物线关系，相关性为0.911 8；青贮玉米各处理作物系数在播种-苗期为0.81~0.97，苗期-拔节期0.97~1.32，拔节-抽雄期达到最大值0.98~1.63，抽雄-收割期0.59~1.07，整个生育期的作物系数呈二次抛物线形；不同降水量与水分调控条件下，降水量较小的年份，灌水量对青贮玉米水分利用效率影响较明显；反之，灌水量对青贮玉米水分利用效率影响不显著。

为探讨微咸水灌溉条件下，土壤残膜对棉花出苗率和出苗期土壤盐分的影响规律，分别设置残膜量、灌水控制下限、土壤容重和灌溉水电导率四因素三水平正交试验。结果表明：对棉花出苗率的影响作用强弱顺序为残膜量＞灌溉水电导率＞灌水控制下限＞容重。土壤电导率随残膜量、灌溉水控制下限和灌溉水电导率增加而增加，随土壤容重增加而降低。增加残膜量和灌溉水电导率，土壤中Na⁺、K⁺和Cl^-含量增加；增加残膜量和灌溉水量，土壤K⁺、Ca²⁺和SO₄ ^2-含量增加，Mg²⁺含量降低；随残膜量增加，HCO₃ ^-含量降低。土壤残膜和灌溉水电导率增加会导致棉花出苗率降低并加重土壤盐渍化程度，无残膜和有残膜棉花苗期微咸水灌溉电导率上限分别为3 800 μS/cm和2 500 μS/cm。

为了减少土壤背景带来的干扰，更加准确、高效的获取无人机热红外图像中的玉米冠层温度，进而快速反演玉米地土壤含水率，以4种水分梯度处理的拔节期玉米为研究对象，借助无人机可见光和热红外图像，采用RGRI指数法、Otsu阈值法和不剔除土壤背景3种处理方法提取热红外图像中玉米冠层温度信息，计算作物水分胁迫指数（Crop water stress index，CWSI）并用于反演不同水分梯度处理下玉米地不同深度的土壤含水率，基于3种方法获得的CWSI分别记为CWSI_RGRI 、CWSI _Otsu、CWSI_sc。结果表明：①基于RGRI指数法获取的玉米冠层温度与实测冠层温度的相关性最高（R ²均大于0.8；RMSE均小于1 ℃），Otsu方法次之，不剔除土壤背景方法效果最差。②在整个拔节期，CWSI_RGRI 反演土壤含水率效果最好（R ²均大于0.5，P < 0.01；效果显著），CWSI _Otsu次之、CWSI _sc反演效果最差。③选取CWSI_RGRI 为最优CWSI指标，其在玉米拔节期5个土壤深度内的R ²呈现先上升后下降的趋势且都在0 ~ 30 cm深度内达到最大值。因此，基于RGRI指数法建立的CWSI_RGRI 可以作为反演玉米地土壤含水率的有效指标。

为研究配沙量对粘质盐土重量分布分形维数和饱和导水率的影响，明确分形维数与饱和导水率之间的关系。以黄河三角洲引黄渠道内亟须处理的淤积泥沙为改良剂，对粘质盐土进行室内和田间配沙改良。试验采用湿筛-吸管法测定土壤颗粒级配，变水头法测定饱和导水率，分析建立配沙量、分形维数和饱和导水率之间的关系方程，同时通过田间试验对室内试验进行验证。结果表明：①引黄泥沙与粘质盐土颗粒级配明显不同，随着配沙量的增加，土壤的颗粒级配明显改变。②配沙量增加，分形维数显著降低，分形维数D与配沙量x的拟合方程为D=-0.050 51 e^{0.018 51 x} +2.891；配沙量增加，饱和导水率呈指数式上升，饱和导水率K_s 与配沙量x的拟合方程为K_s =0.025 61 e^{0.049 31 x}。③土壤饱和导水率K_s 随分形维数D增加而降低，D与K_s 的拟合方程为K_s =4.94×10⁸ e^{-7.246 D} -0.541 1。④田间试验从S0到S7处理，土壤饱和导水率显著增加，饱和导水率的估算值与田间试验实测值误差较小。因此，配沙可有效提高粘质盐土的饱和导水率，使用D与K_s 拟合方程估算的土壤饱和导水率精度较高。

为提高宁夏中部干旱区枸杞产量、水肥利用效率及经济效益，研究不同水肥处理对枸杞产量、水肥利用效率的影响。以“宁杞7号”枸杞为研究对象，采用“311-B”D饱和最优设计，分析不同水肥处理对枸杞耗水量、水肥利用效率和经济效益的影响。建立以枸杞产量、水肥利用效率、经济效益为因变量，水肥为自变量的回归模型，计算出各因素最大时对应的水肥用量，利用TOPSIS综合评价方法结合回归分析，确定膜下滴灌下枸杞综合效益最优的水肥施用方案。结果表明，枸杞的耗水量与灌水量呈正比关系，水分利用效率则随耗水量的增加呈降低趋势，水分利用效率最高为0.39 kg/m³，较最低值高41%；中水中肥的T11处理的枸杞鲜重和干重产量最高分别为8 436 kg/hm²和2 250.3 kg/hm²，同时经济效益也达到最高为24.212 万元/hm²，较平均水平高24.16%；中水高肥的T3处理的百粒重最大较T11处理高3.0%，粒度最小较T11处理低12.18%；肥料偏生产力与灌水量和水氮交互有极显著影响，与肥料用量呈反比关系。综合考虑灌水量、氮肥、钾肥对枸杞产量、水肥利用效率及经济效益的影响，兼顾节水节肥，膜下滴灌方式下枸杞的最优水肥方案为：灌溉定额为2 324.25～2 464.05 m³/hm²，肥料施量（N-P₂O₅-K₂O）为419.85-269.25-330 kg/hm²～486-294-330 kg/hm²。

作物生育期降雨量（P）和参考作物腾发量（ET₀ ）的多少是造成农业干旱的主要因素，分析作物生育期丰枯遭遇特征，对指导农业防旱抗旱有重要作用。基于黑龙江省1980-2017年春玉米生育期的降雨量和参考作物腾发量，利用Copula函数构建P-ET₀ 联合分布模型，对其丰枯遭遇频率进行研究。研究表明：P、ET₀ 均服从Gamma分布；在9种丰枯遭遇组合中P-ET₀ 枯丰型的联合概率值随着P的增大和ET₀ 的减小而呈增大趋势；在天然来水条件下，黑龙江省春玉米生育期P枯、ET₀ 丰的联合重现期和同现重现期分别为2.50年、3.33年。针对水资源供需不协调、天然来水不能满足作物需水，且重现期间隔时间较短的情况，可通过P与ET₀ 的不同遭遇组合情况对其干旱风险进行定性描述和定量评估，从而为灌溉规划、科学调配水资源提供参考依据。

土壤水是自然界水分循环的重要组成部分，在研究土壤水分运移中考虑热量的影响能够提高模拟的精度并反映真实的物理过程。基于土壤水-汽-热耦合运移方程建立土壤含水率和温度的数值模拟模型，通过对VG模型的经验拟合参数 n 和 \alpha 、土壤残余含水率 {\theta }_r、饱和含水率 {\theta }_s的率定使模拟结果得到优化；将修改后的参数作为模型的基本参数，连同气象资料，边界条件输入到模型中模拟土壤中含水率、温度的变化过程。结果表明：降雨阶段含水率和温度的模拟效果优于蒸发阶段，降雨阶段含水率、温度模拟精度都“比较好”或“很好”，只有3 cm处的表层土壤含水率模拟精度为“一般”（相对均方根误差RRMSE为21.99%），这是由于表层土壤的质地不均匀所致。蒸发阶段含水率和温度在大部分深度模拟精度“很好”，只有在深层（28及48 cm处）的温度模拟精度为“一般”（RRMSE为21.18%及22.92%），原因应该是土柱下部会受环境温度显著影响所致。本研究可以应用于水文循环的模拟中，可以提高下渗过程的模拟精度。

基于河南省17个气象站1960-2019年逐日气象资料，采用Penman-Monteith模型、M-K检验和Morlet小波分析等方法分析河南省参考作物蒸散量（ET ₀）时空变化特征及其影响因素。结果表明：1960-2019年河南省ET ₀平均值为1 050.11 mm/a，以-14.81 mm/10a的倾向率呈下降趋势，1971年河南省ET ₀发生突变，突变后ET ₀减少80.73 mm，近60年来，河南省ET ₀存在28 a左右的主周期变化。空间上，河南省ET ₀呈东南向西北递增的趋势。近60年来河南省四季ET ₀分别占全年的29.79%、39.34%、20.17%和10.69%，变化趋势上，春季ET ₀呈小幅上升趋势，夏季、秋季和冬季ET ₀均呈下降趋势。春夏两季ET ₀空间分布情况与全省多年平均ET ₀的空间分布情况较为接近，对全省年均ET ₀的空间分布起决定性作用。河南省ET ₀变化对相对湿度最敏感（-0.645），其次为日照时数（0.444），最高气温（0.323），平均风速（0.171）和最低气温（0.090）。日照时数、平均风速、相对湿度、最高气温和最低气温对ET ₀的贡献率分别为-12.841%、-7.426%、3.045%、1.321%和1.800%，日照时数和平均风速的减少是过去60年河南省ET ₀减少的主导因子。

为探究在限制入渗域条件下的土壤水时空变异性特征，在土箱中模拟根域限制栽培的立地条件，分析不同滴头流量的点源入渗土壤水的时空分布及湿润体变化过程，建立不同流量湿润锋运移距离与时间之间的数学关系。试验结果表明：限制入渗域条件下试验前后湿润体形状变化明显；限制入渗域能够有效降低水分下渗速率，阻止无效扩散，减少灌溉水的深层渗漏。与常规条件相比，限制入渗域处理使土壤水下渗速率降低了2.30%~40.38%；当灌水量相同，灌水速率不同时，在灌溉后期，3 L/h的滴头流量既能减少土表水分蒸发，也能使湿润峰达到土壤深层，但是相比3 L/h的滴头流量，4 L/h的滴头流量能减少水分深层渗漏。进一步验证了根域限制栽培技术在节水方面的合理性，相关结果能够为根域限制栽培作物的滴灌滴头流量选取提供一定参考。

增氧灌溉是21世纪初提出并逐步发展起来的一项节水增效灌溉新技术，具有明显的节水减排、省肥增产效果，经济及社会生态效益显著。然而，现有增氧灌溉，一般采用机械增氧方式，须配套特制的灌溉水增氧设备并具备能源（动力）条件，目前在设施农业、大棚果蔬种植等旱作高效节水灌溉领域发展较快、应用较多。在广袤的野外大田水稻种植区域，受能源（动力）条件缺乏、增氧设备成本高昂等因素制约，尚未能应用增氧灌溉技术。鉴于此，研制了一种自压吸气增氧放水管，利用灌溉供水管道内水流自有压力实现灌溉水增氧，成功解决了野外无能源、动力条件下水稻增氧灌溉关键问题。经现场检测，自压吸气增氧放水管可使灌溉水含氧量提高14%左右，灌溉水高含氧量持续时间达20 h以上。

为探究泥沙浓度与进口压力对微喷带堵塞的影响，采用含沙水短周期连续灌溉的试验方法，将粒径小于1 mm的泥沙，配置成3种泥沙浓度的浑水，分别在4种进口压力下，观测微喷带单循环孔组流量变化，结合孔组相对流量分析微喷带堵塞规律。结果表明：在本次试验的泥沙粒径条件下，相同进口压力下，微喷带孔组堵塞程度并不完全随浑水含沙量增大而增大；同一泥沙浓度时，进口压力低于额定工作压力时易造成喷孔堵塞。泥沙浓度与进口压力均对微喷带抗堵塞性能影响显著，利用含有泥沙粒径与级配与本次试验相似的含沙水灌溉时，应尽量避免泥沙浓度为1.0 g/L，并使用较高的首部压力或在灌溉结束时用高于工作压力（不高于爆破压力）的首部压力冲洗微喷带。

为探究微润灌水肥一体化条件下适合大棚小白菜生长的施氮浓度，试验设置在1.5 m压力水头下4个施氮水平0（CK）、200 mg/L（T1）、400 mg/L（T2）、600 mg/L（T3），每组处理重复3次。对不同处理下土壤含水率、小白菜株高、叶面积、鲜重及肥料增产贡献率进行测定分析，在相同压力水头下筛选适合小白菜生长的施氮浓度。结果表明：在微润管埋深15 cm，间距30 cm，压力水头为1.5 m情况下，施氮可以促进小白菜生长，施氮浓度为400 mg/L小白菜生长情况最好。低浓度施氮水平下，小白菜各生长指标随着施氮浓度升高而升高；而高浓度施氮水平对植株生长有抑制作用。作为一种新型灌溉模式，微润灌溉在大田的推广和应用仍需要不断探索和试验。

为分析涡漩对迷宫流道灌水器内部水流流态的影响。借助Fluent软件对矩形、齿形、三角形、梯形4种形式灌水器流道内部水流流场进行模拟，并最大限度地保留流道内主流区的流线边界，确定出4种圆弧形抗堵性能良好的无涡流道结构模型。对上述无涡流道及相应的有涡流道模型进行速度场以及压力场的研究分析。结果表明，无涡迷宫流道内水流流态介于层流与湍流之间的过渡区，水头损失与流速的线性斜率为1.49～1.60；有涡迷宫流道内水流流态为湍流，水头损失与流速的线性斜率为1.75～2.00；4组有涡流道模型的流态指数均靠近0.5，水力性能较优越；对于同一种形式的流道模型，去掉漩涡后，其流量系数变小，流态指数变大，灌水器的水力性能变差。模拟结果证明涡漩的存在可以增强流道内水流的湍动强度，提高迷宫灌水器的水力性能。

近年来，纳米材料以其新特性被广泛应用于环境领域，在包括土壤改性和废物利用等方面有十足的潜力。回溯了纳米材料（包括纳米黏土、纳米氧化物、纳米碳等）在土壤中的应用历程，总结综述了近30 a来纳米颗粒对土壤力学性能改善方面的重要成果。针对不同类型的土壤，梳理了纳米材料对土壤的结构、强度、水力性能方面的影响，并从纳米颗粒的结构和改性土壤的结构出发，归纳了纳米材料提升土壤力学性质的机理。丰富了纳米材料改性土壤领域的研究成果，为改性土壤材料种类的选择、材料掺量的确定提供了参考和理论依据。

为研究矩形侧堰自由出流水力性能，探索侧堰泄流公式，试验采用控制变量法，设置不同堰高、堰宽，研究流量与各水力性能参数的关系。结果表明：①理想状况下，矩形侧堰泄流时水流的总能损失在10%以内，能量损失主要体现在堰口处；②水面线在堰口近上游端低于远离上游端；③侧堰流量与堰宽、堰上水头成正比。流量系数m_d 与弗汝德数Fr₁， 上游水深与堰高比h/P， 上游水深与堰宽比h/b关系显著，与弗汝德数Fr₁ 正相关，与h/P， h/b负相关。得出0~30 L/s流量范围内侧堰泄流公式， Q = F {r_{\mathrm{1}}}^{\mathrm{0.162}} {\left(\frac{h}{P}\right)}^{-\mathrm{0.113}} {(\frac{h}{b})}^{-\mathrm{0.045}} b \sqrt[]{\mathrm{2}} H^{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}}，实测流量与计算流量误差范围在-0.01%~6.86%之间，符合测流误差范围，测流精确。研究成果可为侧堰测流提供理论依据，对灌区量水设备、方法的发展和改进具有重大意义。

资源性缺水已经成为制约地区经济发展的重要因素，随着农业水价综合改革不断深化，分析农户承受力水价是水价改革的重要环节。依据国家和地方有关水价改革的目标，以新疆建设兵团第八师石河子灌区为例，运用意愿调研法和水价-水量模型，以完全成本水价为基础，分析该灌区农民灌溉水价承受力及实施完全成本水价和承受力水价后的节水效益。结果表明：灌区完全成本水价和农民承受力水价分别为0.391 8 元/m³和0.439 元/m³，与现行水价0.25 元/m³相比，灌区水价存在很大的提升空间；在完全成本水价下，亩均灌水量可比田间实际灌水量节约1 078.35 m³/hm²，约为15%，节水潜力很大；其他条件不变时，完全成本水价下的亩均用水量与定额管控下的灌水量趋于一致。灌区应结合农业水权水价改革实际状况，不断深化完善农业水价水权，以期为水权市场建设提供有力的保障。