在现今新疆兵团农业生产中，已基本实现了滴灌系统的推广使用，但在滴灌系统中广泛使用的施肥罐，常常会出现肥料溶液浓度难以把握、时间不易控制的问题，国外先进的灌溉施肥设备在国内应用的生产效果并不理想，不适应我国的气候条件和种植生产环境，因此国内急需一种精确的水肥一体化自动控制系统，来解决这一弊端。针对这一现象，设计了一套基于模糊-PI复合控制的水肥EC值控制系统，结合模糊控制鲁棒性好和PI控制精度高的特点，通过控制母液罐电磁阀开启时长来调节水肥的EC值。用Matlab软件对模糊-PI复合控制下的系统进行了仿真，并依次对比了PI控制、模糊控制下的仿真，结果表明：相比于PI控制、模糊控制分别单独控制时，设计的模糊-PI复合控制下的系统的超调量和调节时间均明显缩短，动态性能更佳，可以用于滴灌棉田施肥系统的水肥EC值调控。

保水、保肥性极差的风沙土广泛分布于和田地区，为探明滴灌条件下其灌水定额与深层渗漏量的关系以及确定适宜灌水定额，为和田地区设施农业的科学灌溉提供理论依据。以和田风沙土条件下日光温室萝卜地为研究对象，设置了5个灌水水平，开展定周期、变定额的灌溉试验，同时利用深层渗漏仪监测地面60 cm深度以下的深层渗漏量，分析了深层渗漏量与灌水定额之间的响应关系，结果表明：①试验条件下萝卜不同生育期发生深层渗漏的灌水定额临界值依次为苗期8.1 mm/次，叶部生长盛期与肉质根生长盛期10.4 mm/次；②T1～T5处理全生育期的深层渗漏量在26.0～254.7 mm 之间变化；③风沙土条件下日光温室萝卜地深层渗漏量与灌水定额之间的关系可用以灌水定额为变量的一次与二次函数进行拟合，所得相关指数均在0.9以上，其中二次函数拟合效果较优。

为解决宁南山区旱地经济林干旱缺水的现状及小降雨（4～16 mm）无法入渗到根系（20～40 cm）分布范围，设计了一种降雨集流渗灌装置，通过室内土箱试验，以降雨量作为控制因子，研究不同雨量条件下径向和垂向土壤水分的运动特征。结果表明：随雨量增加累计入渗量逐渐增大，入渗速率逐渐减小；不同雨量条件下土壤含水率增量在垂向0～40 cm范围内随土层深度的增加呈先增加后减小的趋势，径向沿距渗灌器距离的增加逐渐减小；灌水结束24 h后土壤水分高含水率区主要分布在垂向20～40 cm和径向0～20 cm，湿润体大致呈半椭球体；集流渗灌器明显提升了小降雨的利用，使经济林主要根系分布范围（20~60 cm）内，土壤含水率明显增加，有利于缓解经济林生育期缺水，促进其生长，该研究结果可为集流渗灌器在田间推广应用提供可靠的数据支撑。

裂果是造成枣树产业损失的主要灾害性生理病害，而枣裂果主要是由于降雨导致的，目前从水分生理的角度阐明裂果的机制尚不明确。选择我国栽培面积最大品种之一骏枣为试材，采用了滴灌控水的方法，从白熟期到全红期分别将田间土壤含水量控制在45%±5%、60%±5%、80%±5%3个水平。结果表明：各时期土壤含水量80%均发生裂果现象。半红期土壤含水量60%时蛋白质、脯氨酸含量最佳，全红期土壤含水量45%脯氨酸含量最佳。白熟期80%土壤含水量维生素C、总酚含量最高，半红期60%土壤含水量可溶性糖、淀粉含量及糖酸比均最高，全红期45%土壤含水量淀粉和可溶性糖含量高。结合各指标及裂果率，将土壤含水量在果实白熟期及半红期控制在60%±5%，到全红期减少土壤含水量为45%±5%更适合骏枣品质的提高，从而达到节水和减少果实开裂的效果。

为探寻宁夏干旱区马铃薯高产高效的模式，通过设置水、氮、磷、钾4个因素交互作用对膜下滴灌马铃薯的生长发育特性进行研究。结果表明：随着灌水量的增加，旱区马铃薯茎粗和干物质积累量越大，各生育时期马铃薯的茎粗和干物质积累量均为T9处理（灌水量1 500 m³/hm²、施氮量240 kg/hm²、施磷量150 kg/hm²、施钾量30 kg/hm²）最大，累计最大量分别为22.60 mm和15.63 g/株。随着灌水量和施氮量的增加马铃薯产量逐渐增加，随着施磷量和施钾量的增加逐渐降低；随着灌水量和施氮量的增加水分利用效率先增加后降低，随着施磷量和施钾量的增加先降低后增加。T9处理马铃薯产量最大为30.21 t/hm²，与其他处理均存在显著差异，T8处理（灌水量1 500 m³/hm²、施氮量180 kg/hm²、施磷量90 kg/hm²、施钾量150 kg/hm²）水分利用效率最高11.06 kg/m³，与T6、T5处理无显著差异，与其他处理均存在显著差异；因此，T8处理可作为干旱地区马铃薯高产高效水肥管理组合。

针对温室微喷系统控制算法不稳定、适应能力差等问题，利用模糊规则设计了一种平滑切换控制算法；利用阶跃建模方法搭建微喷量与空气湿度的数学模型，简化了温室空气湿度模型；最后将WiFi和ZigBee传输技术结合来搭建温室远程控制系统。Matlab/Simulink仿真实验结果表明，模糊切换控制策略比传统模糊PID控制拥有更小的超调量、较高的稳定性，能够达到较好的控制效果。同时，实际运行结果表明，温室微喷控制系统丢包率小于15%，温室空气湿度能控制在89%左右，运行稳定且符合温室空气湿度控制要求，实现了温室空气湿度的精确控制，为发展设施化农业精细化控制提供一种解决思路。

对DN50承插弯管进行流动特性试验研究，采用Relizable k - \epsilon湍流模型对其数值模拟，数值模拟结果与试验吻合较好。接着对DN20、DN40、DN63、DN75规格45°、60°、90°折管水流进行了数值模拟，通过可视化分析发现，折角弯管流场在弯曲段下游发生回流现象，下游50 mm横截面处有一对对称、悬向相反的涡旋。随着弯折角度增加，回流范围和负压程度逐渐增加；折管局部阻力系数随雷诺数先减小而后逐渐趋于恒定，进入阻力平方区的45°、60°、90°折管局部阻力系数分别为0.213、0.462、1.127；采用动量方程计算了水流对弯管的冲击力，拟合了冲击力与流速的关系式，可对弯曲段水压力进行预测。

在南疆枣园，设置了滴灌和漫灌两种灌溉方式、3种施氮量（102 kg/hm²、204 kg/hm²、306 kg/hm²）处理进行田间试验，通过测定各处理土壤总磷、有效磷及不同磷形态组分的含量，探讨了灌溉方式与氮肥施用量对土壤磷素形态组成及生物有效性的影响。结果表明：土壤总磷含量随滴灌土层深度的增加逐渐下降，而漫灌土层40 cm处的磷含量最高。滴灌处理的0~20 cm土壤有效磷含量显著高于漫灌；连续提取法测得的各处理生物活性磷占总磷的比例随土层深度增加逐渐降低，而滴灌有利于表层土壤生物活性磷的积累；漫灌土壤不同土层的NaHCO₃-P_o平均含量是滴灌的2.4~4.2倍，而滴灌处理的NaHCO₃-P_i平均含量约为漫灌处理的2倍；生物活性磷含量随施氮量的增加而增加，氮肥施用量越高土壤中高生物活性磷含量越高。因此，滴灌和增施氮肥是提高磷素可利用性、降低磷流失风险的有效措施。

为了探明黄淮海平原区不同灌溉模式对夏玉米生产性状和水分利用效率的影响，2018-2019连续2年设置覆膜浅埋滴灌（T4）、浅埋滴灌（T3）、覆膜滴灌（T2）、地表滴灌（T1）和传统畦灌（CK）等5种灌溉方式实施大田对比试验，测定了玉米株高、叶面积指数（LAI）、地上部干物质累积量、产量及产量构成因素以及水分利用效率（WUE）等指标。结果表明，各滴灌处理玉米株高、LAI、地上部干物质累积量、籽粒产量、穗粒数以及WUE均显著高于CK（p<0.05），但各灌溉处理间有效穗数和千粒重无显著差异（p>0.05）。各滴灌处理玉米性状和WUE整体表现为T4>T3>T2>T1，但T4和T3处理差异不显著（p>0.05），说明浅埋滴灌下玉米覆膜对其生长指标及WUE提升效果不明显。覆膜浅埋滴灌和浅埋滴灌均可显著提高玉米产量和WUE（p<0.05），2018年T4（T3）产量分别较CK、T1、T2高17.2%（15.9%）、9.5%（8.2%）、6.0%（4.9%），水分利用效率高33.3%（31.3%）、12.1%（10.3%）、7.0%（5.3%）。2019年T4（T3）产量分别较CK、T1、T2高10.2%（7.9%）、7.0%（4.8%）、5.2%（3.0%），水分利用效率高30.5%（25.2%）、17.5%（12.7%）、14.8%（10.1%）。覆膜浅埋滴灌和浅埋滴灌均具有节水、增产作用，且二者产量和水分利用效率差异不明显，浅埋滴灌由于地表无覆膜，不仅节约成本且能有效避免残膜污染，因此是黄淮海平原区玉米节本增产的最佳灌溉方式。

为探究青椒在不同生育期对水分亏缺的生理响应机制，以‘中椒107’为试材，采用不同程度的亏水处理（充分灌溉FI、苗期轻度调亏SSMD、苗期重度调亏SSSD、花期轻度调亏FSMD、花期重度调亏FSSD），研究了水分亏缺对青椒各个生育时期气孔特征、生长过程和生物量的影响。结果表明：①苗期调亏增加青椒的气孔密度和气孔宽度；②充分灌溉条件下茎粗和株高生长趋势明显高于水分亏缺处理，而花期调亏处理的叶面积指数最大；③苗期重度调亏青椒地上、地下生物量最大，苗期调亏植物组织含水率最高。苗期重度调亏最有利于青椒的生长发育和生物量累积。

为了提出适合我国三江平原的高精度ET ₀预报方法，基于该区6个气象站点的天气预报数据和实测气象数据，以FAO56-Penman-Monteith（FAO56-PM）公式计算值为基准，比较Hargreaves-Samani（HS）、Thornthwaite（TH）和Blaney-Criddle（BC）3个ET ₀预报模型的效果，对最优模型进行敏感性分析。结果表明：3个模型1~7 d预见期平均绝对误差均值分别为0.66、0.65、0.65 mm/d，均方根误差分别为0.93、0.96、0.95 mm/d，相关系数分别为0.857、0.828、0.840。1~5 d预见期最优预报模型为HS模型，6~7 d为TH模型。总体上预报精度由高到低为HS、TH、BC模型，建议采用HS模型在三江平原开展ET ₀预报，HS模型预报对最高温预报的敏感性大于最低温。其预报值在夏季受温度预报误差影响最大，冬季最小，4季整体误差较小。研究可为灌溉预报提供较准确的数据基础。

针对寒地稻田区域水肥资源利用率低下等问题。以寒地黑土水稻为研究对象，设置不同的水分、氮肥、钾肥、磷肥施入水平，通过田间小区试验，采用二次饱和试验设计，结合二次回归分析建立水稻产量与水、氮肥、钾肥、磷肥之间的回归方程，然后基于农户调研数据对水肥资源的投入及产出进行经济效益分析。结果表明：各因素对水稻增产均具有促进作用，且对水稻产量影响的大小排列顺序为：水>氮>钾>磷，产量随着各因素用量的增加均表现为先增加后减小；两因素的交互作用对产量影响的大小顺序为：氮钾＞氮水＞钾水＞氮磷＞磷水＞钾磷，氮与钾耦合、氮与磷耦合、氮与水耦合、钾与水耦合、磷与水耦合均有协同作用，即对产量的增加具有促进作用，钾与磷耦合具有相互替代作用，即对产量的增加具有抑制作用；以最大经济效益为目标的最优水肥投入及产出时各因素的值为施氮量128.87 kg/hm²、施钾量85.56 kg/hm²、施磷量41.74 kg/hm²、灌水量5 510 m³/hm²，此时得到的最佳产量15 524.22 kg/hm²，最大经济效益（目标函数值）为43 607.54 元/hm²。因此，合理的水、肥配施比例不仅可以提高水肥利用效率，同时可以大幅度提高水稻产量，进而提高水稻种植的经济效益。

为探究水肥耦合+滴头间距对宁夏旱区日光温室春夏茬黄瓜生长、产量、品质和水肥利用率的影响。通过3因素3水平正交试验，利用Logistic方程模拟黄瓜株高变化规律，分析了各时期生长特点；利用极差分析和方差分析，研究了水肥耦合+滴头间距影响主次顺序、显著性及变化趋势，同时结合模糊数学隶属函数法对产量和品质指标进行综合评价，筛选最优组合。结果表明：①不同处理下黄瓜株高“S”形生长过程可分为渐增期、速生期、缓增期3个阶段，可用Logistic方程拟合，且相关系数均高达0.97；②春夏茬日光温室黄瓜在采摘期前3个月产量稳定，分别占总产30.19%、29.22%、28.58%，后1个月急剧下降，占总产12%；③3因素影响产量的顺序为灌水量＞施肥浓度＞滴头间距，灌水量影响显著，施肥浓度和滴头间距影响不显著，产量最高处理为TR1，达144 361 kg/hm²，比最低处理TR9高44.92%。采用模糊隶属函数进行综合评价，TR2表现最好，平均隶属函数值为0.70。确定因素最优水平组合为：灌水量3 040.95 m³/hm²、施肥浓度200倍液（740.55 kg/hm²）、滴头间距20 cm，产量为141 077.9 kg/hm²。

为探究微润灌溉下不同施肥运筹对大棚番茄生长的影响，将番茄定植于大棚内的种植箱中，设置施肥浓度分别为200 mg/L（N1：全生育期浓度为200 mg/L）、200~400 mg/L（N2：苗期浓度为200 mg/L，结果期、成熟期为400 mg/L）、400 mg/L（N3：全生育期浓度为400 mg/L）、400~800 mg/L（N4：苗期浓度为400 mg/L，结果期、成熟期为800 mg/L）、800 mg/L（N5：全生育期浓度为800 mg/L）5组不同处理，测定番茄全生育期的含水率、茎粗、株高、叶面积、产量及灌溉水分生产率等指标。研究表明：不同施肥浓度各处理土壤含水率差异不显著，N4、N5处理的番茄各项生长指标差异不显著且优于其余处理，说明施肥对土壤含水率影响较小，但随着施肥浓度的增加，番茄的产量及其余生长指标增长明显；施肥浓度前少后多的N4处理番茄长势及产量不弱于N5处理，因此苗期减少施肥、开花坐果期追肥与全生育期保持较高浓度施肥是微润灌溉水肥一体化种植番茄的有效施肥措施。

导热系数是土壤热传递的基本参数，在许多领域发挥着重要作用。土壤导热系数的获得需要耗费大量的时间和精力，为了方便准确地获得土壤导热系数，将5种土壤导热系数实测值与Campbell、Johansen、C?té-Konrad以及Lu-Ren导热系数模型计算值进行了比较，并且引入了一个与土壤质地有关的参数F对误差较大的Campbell模型进行了改进。改进后的模型其NES、RMSE和PBISA范围为0.938~0.996、0.039~0.084，-0.067~0.016，明显优于原模型0.632~0.975、0.089~0.217、-0.011~0.252。然后，利用其他地区10种土壤的导热系数对改进后模型进行了验证。结果表明，土壤导热系数预测值稳定分布在1∶1线附近，修正后模型也能准确地计算其他地区土壤导热系数。

缺水是制约云南省可持续发展的主要影响因素之一，大力发展农业节水是实现云南省社会经济可持续发展的基础，为保障云南省农业节水的科学发展，对云南省农业节水进行分区研究。以县市区作为分区单元，根据云南129个县市区的自然环境条件、社会发展状况、经济承受能力和水资源条件等因素，选取6个一级指标和20个二级指标，采用主成分分析法确定分区指标体系，运用模糊聚类法进行农业节水分区，结果表明：云南省可分为水资源缺乏区、季节性缺水区、工程性缺水区、干热河谷缺水区4个一级区共10个二级区；针对各区因地制宜提出适合区域特点的农业节水发展模式。应用该指标体系与方法可获得较为合理的农业节水分区结果，可为云南省农业节水管理及可持续发展提供科学决策依据。

为探究单翼迷宫式滴灌带坡度、进水压力和铺设长度对灌水均匀度的影响，以3种单翼迷宫式滴灌带为研究对象，以灌水均匀度作为评价指标，采用UL₉（3⁴）均匀正交设计试验，比较了3种不同流量的单翼迷宫滴灌带在进水压力、铺设长度和坡度作用下的灌水均匀度的变化规律。经直观分析、方差分析和多重比较进行综合评价，再由SPSS和PPR对试验数据进行数学建模。结果显示，3种单翼迷宫式滴灌带灌水均匀度的外界因素排序均为压力>坡度>长度，相比于SPSS、PPR所建立的模型具有更高的精度。研究成果不仅为灌水均匀度计算与预测提供了理论依据，还对各学科试验优化设计、高维数据建模分析提供了有效的解决方案。