为评估RZWQM2模型在我国北方农牧交错带典型地区裸燕麦作物生长模拟研究中的适用性，优化裸燕麦生长过程研究的完整作物模型参数，通过北方农牧交错带典型区——河北坝上地区2018年和2019年两个完整生育期内裸燕麦田间试验，对该地区裸燕麦生长模拟参数在RZWQM2(Root Zone Water Quality Model2)模型中进行本土化校准。结果表明：优化后的模型参数，可使不同土层深度（0~80 cm）土壤水分的模拟值与实测值的决定系数系数（R ²）值在0.70~0.95之间，均方根误差（RMSE）和平均相对误差（MRE）分别为1.73%、1.96%和21.20%、25.00%；叶面积指数模拟的决定系数（R ²）值分别为0.98和0.76；生物量、株高的模拟值与实测值的R ²值均大于0.80。本研究开发出的裸燕麦作物生长模拟参数在河北坝上这一区域具有较好的普适性，校准后的RZWQM2模型可适用于北方农牧交错带相似区域裸燕麦田间水分管理、作物生长等相关研究。

为了明确不同基因型大豆对半干旱地区的响应。田间条件下，以不同大豆品种为研究对象，进行3年重复田间试验，以探讨辽宁省半干旱地区阜新和半湿润地区沈阳对不同基因型大豆生理特性和产量的影响。结果表明：2015-2017年，随着植株的生长，植株地上部生物量逐渐积累，即同一处理各时期地上部生物量表现为：满粒期（R6）＞盛荚期（R4）＞盛花期（R2）＞四节期（V4）；不同地点对根和地上部生物量的影响表现为：半湿润地区沈阳的值高于半干旱地区阜新；而相同地点，辽豆14和辽豆21的根和地上部生物量高于辽豆32。大豆根冠比的变化范围在0.08~0.35之间，一般而言，不同时期大豆植株根冠比值表现为：V4、R2＞R4＞R6。2015-2017年间，同一时期取样，不同地点对同一品种SPAD值、株高、单株叶数的影响一般表现为，半湿润地区沈阳的值高于半干旱地区阜新，即：S14（非干旱处理沈阳+辽豆14）＞F14（干旱处理阜新+辽豆14）；S21（非干旱处理沈阳+辽豆21）＞F21（干旱处理阜新+辽豆21）；S32（非干旱处理沈阳+辽豆32）＞F32（干旱处理阜新+辽豆32）。同一品种大豆产量表现为半湿润地区沈阳的值高于半干旱地区阜新；而同一地点，品种对产量的影响表现为，辽豆14和辽豆32的产量高于辽豆21。2014和2015年，半干旱地区阜新的辽豆14和辽豆32产量高于半湿润地区沈阳的辽豆21，说明在半干旱地区更适于种植这两个品种。

针对设施园艺生产中常出现的亚高温现象，以番茄幼苗为试材，研究了补充灌溉80%腾发量（ET；处理1）、100% ET（处理2）、120% ET（处理3）的水分对亚高温条件下幼苗光合作用及幼苗质量的影响。结果表明：在亚高温条件下，处理3幼苗的净光合速率（Pn）、最大光化学效率PSⅡ（Fm/Fv）等生理指标及植株干物质积累、壮苗指数、生长函数等生长指标均表现为最高，并且与处理1差异显著。处理1与处理2叶片Pn较处理3降低的同时，都伴随着气孔限制值（Ls）的升高。综合分析认为，120% ET的灌溉量可以维持亚高温下番茄幼苗较高的光合作用，缓解亚高温胁迫，提高幼苗质量。

为获得微润灌溉技术在设施黄瓜生产中的适宜参数。于2018-2019年考虑微润管埋深进行设施黄瓜微润灌溉试验，设置15、25和35 cm等3个试验水平，以当地设施蔬菜普遍应用的沟灌作为对照，研究了微润管埋深对设施黄瓜土壤水肥分布及生长和产量的影响。结果表明，相比沟灌，微润灌溉能够有效节水节肥的同时更有利于黄瓜的生长以及产量和水氮利用效率的提高，并且能够有效降低渗漏量，且有减少土壤深层硝态氮和速效磷的累积的趋势，以微润管埋深25和35 cm时效果最佳。

雷达信号是反映介质信息的重要依据，为探究雷达信号对长期膜下滴灌棉田土壤水盐的响应特征。试验采用中心频率为250 MHz的 pulse EKKO PRO 探地雷达，以未采用过滴灌技术的荒地为对照，探测滴灌应用年限年分别为11年和21年的两个地块，取实测剖面对比探地雷达波谱图像上的分层结果，结合电磁波时域和频域的方法，剖析电磁波信号对土壤水盐的响应特征。结果表明：①通过250 MHz中心频率探地雷达波谱图像上的反射层面与实际开挖剖面相结合，能够快速识别膜下滴灌棉田0 ~ 140 cm范围不同土层的上下边界。同时，结合取样数据时，能够有效的辨别大范围的土层结构信息。但当水盐含量较高时，探地雷达将无法有效识别土壤的反射层面，从而很难分辨土壤的层次结构。②长期膜下滴灌棉田盐渍化土壤对电磁波的影响十分显著，水分含量和盐分含量是引起电磁波衰减的主要因素。振幅能值是雷达信号对水盐响应的标志参数，水盐含量与振幅能值成反比。③中心频率为250 MHz的天线在不同滴灌年限的地块中，主频发生偏移，滴灌棉田出现在160 GHz左右，而荒地出现在190 GHz左右。荒地中出现多峰现象，次主频分别处于371 MHz和688 MHz。且荒地的振幅能值小于滴灌棉田。利用探地雷达快速无损的优势，大面积获取膜下滴灌棉田土壤水盐的变化信息，有利于盐碱化土壤的及时处理。

为探索沟垄集雨模式下不同垄宽对玉米产量及水分和养分利用效率的影响，2019-2020年采用垄沟集雨种植方式，以传统平作（垄宽60 cm）为对照，研究3种沟垄比对玉米叶面积指数、地上生物量、水分利用效率、养分利用效率和产量的影响。研究结果表明垄沟集雨种植方式下，采用60 cm∶60 cm沟垄比，两年平均叶面积指数最大，为2.9，较对照增加42.16 %；产量最高，为13.13 t/hm²，较对照增加26.37 %；水分利用效率最高，为27.15 kg/(hm²·mm)，较对照增加42.37 %；养分利用效率最高，为N：7.55 kg/kg；P：48.49 kg/kg；K：4.66 kg/kg，分别较对照增加177.57 %，142.69 %，59.58 %。在华北地区，垄沟集雨种植方式下，垄沟比60 cm∶60 cm，能够促进玉米增产和水肥高效利用。

水肥是作物生长发育中互相紧密联系、彼此制约的两个因子。随着全球气候变暖和经济社会发展，水资源供应日趋紧张。另一方面，不合理或过量的氮肥施用造成的地下水污染、温室气体排放加剧、土壤酸化等环境问题日益突出。在此背景下，如何通过水肥联合调控实现作物水肥利用效率的协同提升受到国内外学者的广泛关注。玉米是典型的耗水量大、需氮量多的作物。就水氮互作对玉米叶面积指数（LAI）、干物质积累、根系生长、光合特性、产量和水氮利用效率的影响研究现状进行综述，并对水氮互作研究中存在的问题及需要进一步研究的方向进行分析和讨论。

针对传统方法在计算猕猴桃叶片蒸腾速率时，存在结果不准确，修正率不高问题，为此，提出一种新参数修正法解决上述问题。基于高光谱传感器对猕猴桃叶面积蒸腾速率动态模拟分析方法，构建蒸腾模型；运用该模型分析各因素对蒸腾速率的影响，通过函数修正方法获得土壤水分状况系数，从而实现猕猴桃叶面积蒸腾速率的准确计算。为了验证方法的有效性，设计对比实验。结果表明，湿度和温度对猕猴桃叶面积蒸腾速度的影响较大，猕猴桃叶面积蒸腾速率与温度呈正相关，与湿度成负相关；该方法的蒸腾速率修正率与蒸腾速率准确率都可达到98%，实验结果可以为猕猴桃的种植提供参考。

通过大田试验对辣椒4个生育时期分别设置不同的土壤水分下限，研究地下渗灌辣椒生长、耗水规律、产量和水分利用效率的影响。结果表明，T3处理[苗期土壤水分下限为65% θ_? （θ_? 为田间持水率）]和T9处理（后果期土壤水分下限为65% θ_? ）对辣椒株高、茎粗等生长指标无显著影响(P>0.05)，而T1处理（苗期土壤水分下限为45% θ_? ）使辣椒株高、茎粗和叶面积指数分别比对照显著(P<0.05)小24.67%、21.49%和29.83%。随着土壤水分下限的增加，辣椒耗水量、产量随之增加。T2处理（苗期土壤水分下限为55% θ_? ）的辣椒水分利用效率最佳，比对照处理显著提高10.83%，并且产量与对照处理的产量无显著差异(P>0.05)，处于最高水平。因此，T2处理为本试验方案中的最优灌溉方式。

为实现节水增产，以山东省桓台县冬小麦和夏玉米为例，运用SWAP模型模拟了不同灌溉方案组合下的土壤含水率以及作物产量，优化了灌溉制度。研究结果表明：SWAP模型能够较好地模拟桓台县冬小麦和夏玉米的生长过程，模拟效果理想；通过利用率定好的SWAP模型模拟3种ET_c 条件下不同降雨年型的作物相对产量和水分利用效率，结果发现，小麦灌3水和玉米灌2水的模式能够提高作物产量，并且能明显提升水分利用效率；根据模拟结果获得最优灌溉制度为：80% ET_c 下，不同生育期冬小麦平、枯水年的灌水额应为，拔节（87.3、92.9 mm）、抽穗（124.7、132.7 mm）和灌浆（62.4、66.4 mm）；不同生育期夏玉米的灌水定额为，拔节（19.8、40.2 mm）和抽雄（29.8、60.6 mm）。优化后的方案可保证研究区冬小麦和夏玉米的产量，并且能提高作物灌溉水利用效率。

农业节水是农业可持续发展的研究热点。为了能够在总体上把握国际有关农业节水技术领域的研究现状、热点和发展趋势，以Web of Science 核心合集数据库为数据源，对1992-2019年发表的农业节水技术相关的文献进行计量分析，结果表明：①农业节水技术研究发展迅速，国际尤其是中国在该领域发文量均呈现快速增加趋势。②农业节水技术研究是一个多学科交叉领域，但其载文期刊分布相对集中。③西班牙在农业节水技术研究领域居世界领先地位，论文数量和质量均较高。中国和美国发文量分居第一和第二位，但论文篇均被引频次较低。西班牙高等科研理事会（CSIC）在该领域表现突出，论文数量和质量均最高。中国4所机构发文量进入世界前10位，分别是中国农业大学、中国科学院、西北农林科技大学和河海大学，但4所机构发文质量均有待进一步提升。④灌溉方式是近年来的研究热点，主要包括滴灌、喷灌、分根交替灌溉和加肥灌溉等。关于农业节水技术增产、增效机制方面的研究也是研究的热点，包括对碳氮代谢、水氮互作、植物激素等方面的研究。环境温度、温室气体排放等也是研究的热点。由此可以看出，有关农业节水的研究在国内外都属于研究热点方向，中国在该领域的整体表现突出，但是需进一步加强国际合作，提高在该领域的影响力。

为探究全国不同地区城市绿地在不同季节的适宜灌溉水量，挖掘绿地灌溉节水潜力，在探讨确定灌溉水量计算方法及其影响因素的基础上，基于全国19个省市多年逐季参考作物蒸散量及其20~30 a的逐季降水量数据，通过计算提出了全国不同地区、不同绿地植物类型逐季灌溉水量，并以水资源严重短缺的北京市为案例，确定了其绿地节水潜力。结果表明：城市绿地灌溉水量受气候条件、植物种类、土壤性质、降水强度、地下水水位以及所采用的灌溉技术等因素影响，其中主要影响因素为气候条件、植物种类、降水强度及所采用的灌溉技术；在我国不同地区中，华北地区灌溉水量最大，华南地区最小，华北地区不同降水水平年夏季草坪灌溉水量为华南地区的2.39~3.08倍；2019年北京全市绿地用水存在1.90 亿m³的节水潜力，其中海淀、丰台、大兴及顺义区的节水潜力较大。

输配水渠道系统在跨越河谷时往往采用倒虹吸管道，其弹性波波速较明渠重力波有数量级的差异，故探索闸阀这两种响应特性相差迥异的控制对象的控制逻辑差异和调控方式具有一定意义。在处理一维明满流数值计算时采用窄缝法将有压流和明流控制方程统一，选择前馈逻辑与反馈算法中的PI增益系数与动作频率几个要素进行研究对比。由于管道的响应速度较快，阀门无前馈时控制效果仍较为理想，阀门无反馈控制效果很差。选取了水位波动、闸门调整量及稳定时间等性能指标组合成综合指标GI，相较PI控制，阀门和闸门仅采用比例或积分控制时，GI分别变大了39%、17%和75%、55%。对于与算例类似的一般管渠结合系统，阀门可采用无前馈控制，但建议采用反馈控制。阀门可根据管道特性选择不同的控制方式，长管道可仅采用比例控制，避免流量震荡的管道可仅采用积分控制。主要研究方法、结果可用于输配水工程中无压-有压系统的控制器设计，有利于实现输配水系统的安全、高效及自动化运行。

开展不同水氮梯度对滴灌带灌水均匀度和堵塞率等水力性能研究，对干旱区滴灌“水肥一体化”技术的应用推广具有重要意义。以南疆阿克苏地区冬小麦、复播玉米生育期内的滴灌带为研究对象，应用滴灌带水力性能综合测定平台对滴灌带进行检测，探究不同水氮处理下滴灌带长期使用（12个月）后灌水均匀度及堵塞率的变化规律。结果表明：相同滴灌水量，灌水均匀度随施氮量的增加而减小，高肥水平的灌水均匀度均最小，氮肥施用量是造成滴灌带堵塞的一个重要因素。建立灌水均匀度回归预测模型，可知灌水均匀度随平均流量偏差的增大而减小，平均流量偏差 \overline{\mathrm{\Delta }q}对灌水均匀度C_u 影响较大。高水低肥和中水中肥处理下的灌水均匀度均达到80%以上，说明滴灌带“一带两用”在适宜的水肥配比下可以满足作物的水肥需求，该技术可节约滴灌带使用量，减少亩投资，为滴灌“水肥一体化”技术的推广应用提供技术支持。

为改善吉林西部苏打盐碱土土壤特性，提高暗管系统在苏打盐碱地区的灌溉效果，在不同供水压力下进行暗管灌溉特性研究。依据土壤水动力学理论，以暗管系统为研究对象，基于室内暗管系统灌溉试验，根据前期试验结论选择3%稻壳与5%玉米秸秆作为添加物与土壤混掺，从不同供水压力下湿润锋水平向右、竖直向上、竖直向下运移距离，累计入渗量以及土壤水盐分布状况三方面研究暗管系统灌溉时土壤水盐运移特性。结果表明：供水压力越大，各方向上湿润锋运移距离越远，灌溉历时越短，累计入渗量越大，平均入渗速率越快。同一供水压力下各方向上湿润锋运移距离大小关系为：竖直向上>水平向右>竖直向下。玉米秸秆作用效果强于稻壳。湿润体内部竖直向上、水平向右两个方向的土壤剖面含水率均随着与暗管滤层顶端的距离增大而减小。土壤盐分随着水分向湿润锋附近运移，土壤表面以及水平向右方向上湿润锋附近含盐量皆大于0.45%。选择供水压力为100 cm，5%玉米秸秆与土壤混掺方案，可以为农作物提供足够的根系吸水量，加快水分到达农作物根系的速度，增加农作物产量，对治理土壤盐碱化和农业可持续发展具有一定意义。

为探究辉县地区地下水水化学特征及水质状况，基于2016年丰水期采集的56件地下水样品，综合运用数理统计、水化学、相关性分析、模糊综合评价以及主成分分析确定了地下水水化学特征，评价了地下水水质，并对污染源进行了解析。结果表明：研究区地下水整体呈弱碱性，属于硬水，低矿化度水。地下水中主要阴阳离子为HCO₃ ^-、SO₄ ^2-、Ca²⁺，就均值而言，阳离子呈Ca²⁺＞Mg²⁺＞Na⁺＞K⁺的关系，阴离子有HCO₃ ^-＞SO₄ ^2-＞Cl^-＞NO₃ ^-的顺序。地下水主要水化学类型是HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型水；不同时段水质资料对比结果显示，水化学由简单演化到复杂，其季节性变化和年际变化有差异，水化学主要受水岩作用控制，同时也受地表水及人为因素影响。水质评价结果表明研究区地下水质量基本较好，影响地下水水质的主要化学组分是TH、TDS和SO₄ ^2-。基于主成分分析的地下水污染源解析结果显示，研究区水质主要受农业生产活动、生活养殖废水和工矿企业活动影响。