犁底层对土壤水盐运移分布有重要影响。为探究犁底层容重对微咸水膜下滴灌土壤水盐运移分布的影响，利用HYDRUS-2D软件构建不同犁底层容重情景，对剖面土壤水盐变化、统计特征值及排水排盐情况进行分析。结果表明，犁底层容重越大，其饱和含水量越低，耕作层及犁底层保水能力越强，滴头下方土壤水矿化度越小，2滴头中间土壤水矿化度越大，且累积排水排盐量越大 (p<0.05)。犁底层对湿润锋垂直推进距离的影响表现为先抑制后促进，而水平方向一直为促进。灌水结束时，犁底层容重越大，耕作层土壤水矿化度均值越大，而底土层则越低；灌后重分布48 h，犁底层容重越大，耕作层和犁底层土壤相对饱和度越大 (p<0.05)；各层位土壤水矿化度变异系数较灌水结束时均降低，但犁底层容重越大，降低幅度越小。

以玉米品种“吉祥1号”为试验材料，通过桶栽试验，在玉米苗期(M)和拔节期(B)进行不同程度[轻度干旱胁迫(W1)、中度干旱胁迫(W2)、重度干旱胁迫(W3)]以及不同时长[5 d(T1)、10 d(T2)、15 d(T3)]的干旱-复水处理，探究夏玉米干旱-复水过程中生化指标的变化规律和夏玉米保护酶系统的响应机制，进而探究夏玉米对干旱-复水的响应机理。对夏玉米生育期5个生化指标(MDA、SOD、POD、CAT与GSH)的变化响应进行比较与分析，结果表明拔节期的各指标峰值(活性、含量)均高于对应的苗期峰值，胁迫时长为10 d的中度胁迫处理组各指标峰值(活性、含量)均高于其他处理组。因此夏玉米苗期抗旱能力不强，不宜开展持续时间较久或干旱程度较重的亏水灌溉方案；拔节期适宜采用持续时间为10 d灌水量为55%~65%土壤田间持水量的胁迫处理方案进行灌溉。

调亏灌溉是一种在新疆棉花生产中具有广泛应用前景的节水灌溉方法，然而其在气候变化背景下的节水效果尚有待评估。在新疆早熟和早中熟植棉区各选一个代表站点，利用Crop Growth (CROPGRO)-Cotton棉花模型和3个大气环流模式生成的未来气候数据，设置充分和调亏灌溉2组试验，模拟了1999–2018年、2041–2060年和2081–2100年新疆棉花生产，并通过模拟结果评估调亏灌溉在不显著影响新疆棉花籽棉产量情况下的节水效果。研究结果表明：调亏灌溉可以有效提高新疆棉花水分生产力，节省灌溉用水量，其最优灌溉用水量较充分灌溉可节约5%~28%的灌溉量；为了在不显著减少籽棉产量的情况下尽量减少新疆棉花生产耗水量，需要不断优化调亏灌溉策略以适应气候变化。研究结果可为实现新疆棉花可持续生产提供科学参考。

研究水文模型参数置信区间对于径流模拟的影响，对SWAT模型校准应用具有重要意义。将麻城市举水河流域作为研究区域，选取1953-2006年（1995-1996年为预热期，1997-2000年为率定期，2001-2004年为验证期）的月径流实测资料，并采用SUFI-2方法识别出敏感性参数的置信区间进行模拟，比较参数置信区间影响前后的3种优化算法（GLUE、PSO、Parasol）径流结果并进行适用性分析。结果表明：初次模拟仅SUFI-2算法符合模拟精度要求，但模拟精度不高，GLUE、PSO、Parasol算法不满足精度要求；采用参数最适置信区间后二次模拟模型的精度大大提高， GLUE、Parasol算法均满足R ²>0.7，NSE>0.7，表明此时模型模拟效果较好，相较于SUFI-2算法更适用于本研究区域； 故选择适宜的优化参数方法前，可先采用SUFI-2方法获取适宜参数置信区间，在此基础上进一步进行参数率定，可提高参数率定的精度。

为揭示耕作方式对土壤特性及土壤水分的降雨响应过程的影响，以广西喀斯特地区粉垄耕作和免耕甘蔗种植地为研究对象，利用田间定位监测系统对0~10、10~30、30~50 cm土壤含水量及降雨量进行连续观测，并对土壤的基本理化性质进行测定。结果表明：①粉垄耕作的土壤总孔隙度增加，容重降低。在0~10、10~30、30~50 cm土壤有机质含量分别增加35.4%、69.7%、46.2%，差异显著（P<0.05）。②两种处理土壤水分对降雨的响应程度均呈现随土壤深度增加而降低的趋势。在中雨事件下，免耕仅在0~10 cm层土壤水分对降雨有较为明显的响应。在大雨和暴雨下，免耕10~30 cm层对降雨的响应时间分别滞后于粉垄耕作9 h和3 h，30~50 cm层分别为2 h和5 h。粉垄耕作的土壤含水量与降雨表现出明显的同步性，对降雨有着极为显著的响应过程。③土壤含水量变异系数整体上呈现随土壤深度先变大，后减小的趋势。在中雨、大雨和暴雨事件发生前，粉垄耕作30~50 cm的土壤平均含水量均低于免耕，而降雨发生后30~50 cm层土壤含水量及变异系数均大于免耕，表明在降雨发生后粉垄耕作的深层土壤水分能够得到及时有效的补充。综上，粉垄耕作改善了土壤环境，显著提升表层土壤的含水量及各层次土壤水分对降雨的响应程度，从而使各层次土壤水分在降雨发生时得以快速有效补充。

为揭示有利于提高甜糯玉米水分利用效率和固碳能力的水氮管理模式，通过盆栽实验，研究了不同滴灌施氮模式对甜糯玉米干物质量、产量、水分利用效率以及碳含量和碳固定的影响。结果表明：①交替滴灌下，中氮水平(0.15 g N/kg土)处理以干物质量为基础的水分利用效率（WUE_s ）和以产量（籽粒）为基础的水分利用效率（WUE_t ）最高。②与苗期-开花期常规滴灌（CC）相比，苗期-开花期交替滴灌（AA）玉米耗水量降低19.7%~20.8%。中氮水平下，AA模式WUE_s 和WUE_t 较CC模式分别提高33.8%和35.8%。③中氮水平时，与CC模式相比，AA模式地上部、籽粒和全株固碳量分别提高16.5%、16.5%和16.3%。④相同滴灌模式下，中氮水平下玉米植株含碳量与固碳量最高。因此，中氮水平下AA模式玉米水分利用效率和固碳能力最高，是甜糯玉米适宜的水氮管理模式。

为研究苹果幼树的适宜生长条件，以山西果树研究所的基砧为八角海棠、中间砧为SH6的5 a生晋富1号为试材，滴灌处理共设置4个土壤水分下限：80%θ_c （W1）、70%θ_c （W2）、60%θ_c （W3）、50%θ_c （W4），对照处理（CK，地面灌溉）灌水下限为60%θ_c （θ_c 为田间持水率），各处理灌水上限均为田间持水量。通过分析苹果幼树生理指标的月变化规律，发现各处理的叶片气孔导度、叶片光合速率、叶片蒸腾速率月变化趋势相同，均为先增后减；叶片水势月变化趋势为明显下降-逐步升高-小幅下降，叶片水分利用率月变化趋势为先减后增。经过差异性分析发现：滴灌条件下，W1和W4的叶片气孔导度、叶片水势、蒸腾速率差异显著，W3和W4的光合速率差异显著，各处理的叶片水分利用率无显著性差异；灌水下限相同时，W3和CK的叶片光合速率差异显著。本研究基于TOPSIS综合分析，确定了各试验的贴进度，其中W3的贴进度最大，即滴灌灌水下限为田间持水量的60%时，最适宜苹果幼树生长发育。

为了研究黑龙江省不同规模灌区的用水情况，实现灌区用水科学管理以及水资源的优化配置。选取黑龙江省不同规模典型样点灌区80个，计算GINI系数，得到不同规模与水源类型灌区灌溉用水量与灌溉面积的匹配度，采用主成分分析法对灌区用水影响因素进行分析。结果表明：各规模灌区灌溉用水量与灌溉面积的匹配度自流引水灌区均优于提水灌区，纯井灌区的匹配度较差。灌溉用水量与灌溉面积的匹配度同时受到人为因素和自然因素的影响，其中管理因素和工程因素对匹配度具有正面影响，自然因素中当年降水量对匹配度具有一定的负面影响。

为激发群众节水动力、形成全民节水型社会，助推黄河流域高质量发展，进行黄河流域农业节水绿色信用体系研究势在必行。采用调亏灌溉技术进行农业节水，通过计算农业节水量，建立节水量与生态绿币之间的转换关系，并初步设计绿色信用体系的体制和运行机制，对黄河流域农业节水绿色信用体系进行研究。在作物非需水临界期进行一定程度的调亏灌溉，可以得到生态绿币，用奖励所得的生态绿币兑换土鸡蛋、绿植等“绿色联盟”产品，甚至进行“绿币贷”能调动群众节水积极性。农业节水绿色信用体系的建立离不开政府机构、金融机构、第三方机构、农户等各方的努力，通过研究该绿色信用体系为水资源管理和水利改革提供科技支撑。

划分准保护区是水源地污染防治的重要依据与措施，前人通过河流附近抽水井准保护区理论研究将其分成三类。此次基于泰莱盆地多水系多水源地特征，利用数值法获得地下水流场，并用MODPATH划分水源地准保护区。根据计算结果对泰莱盆地内水源地准保护区进行划分，分析准保护区面积与开采量、开采深度、水源地到河流距离之间的关系；为前人理论研究提供了实际支撑，并将傍河水源地准保护区增加到五类；通过水源地附近流线分析得出开采水的来源区域并进行归类，分析了准保护区类型随开采量变化的特征；利用准保护区与河流间位置关系得出附近河水及河流另一侧地下水对水源地水质的影响，进而为水源地监测规划提供科学依据。

为探寻夏玉米适宜的限额灌溉控制指标，通过灌水下限（适宜水分CK1；轻旱LD；中旱MD；重旱CK2）与灌水定额（30、45、60、75、90 mm）两因素组合，研究调亏模式下限额灌溉对夏玉米耗水特性及产量的影响。结果表明，产量与耗水量呈显著的二次函数关系；同一灌水定额下，轻旱处理的总耗水量总体较大；LD60和LD75两处理获得了较好的穗部性状表现和较高的籽粒产量，且年际间变异不大；LD60和LD90两处理的WUE值较高，但存在一定的年际间差异，主要与其耗水量变化有关。总之，夏玉米低定额补灌定额不宜小于60 mm，拔节后遭受轻度水分胁迫时灌水60 mm可满足需求，遭受中度以上干旱时可适当增加灌水量，更有利于夏玉米抗旱稳产。

国内水资源贫乏，区域间因水权分配不合理而引发诸多矛盾，针对这一问题，应用和谐论指导水权分配，提出了基于和谐目标优化的水权分配方法。首先确定和谐分配的原则，然后构建区域水权和谐评价指标体系，应用AHP法对区域初始水权进行初次分配，并运用和谐方程对其进行和谐评估，最后以区域和谐度最大为目标建立优化模型，应用Matlab fmincon函数实现区域水权的优化分配。以郑州市各区县间的水权分配为例，得出如下结论：①通过对优化前后方案进行对比分析，结果表明优化后方案和谐度高于优化前，更符合各个区域的规划需求。②基于和谐目标优化的分配方案具有良好的操作性和兼容性。研究成果为区域水权分配提供一定技术支撑。

研究农业水资源利用效率时空分异特征及影响因素，可为促进区域农业生产节水及提高用水利用效率提供科学依据。基于2010-2017年面板数据，运用DEA-BCC、Malmquist指数和Tobit模型对河北省11地级市农业水资源利用效率的静态和动态时空分异特征及整体影响因素进行探讨。结果表明：2010-2017年河北省农业水资源利用效率均值总体水平较低，呈现“倒V”形的时间变化特征和“北高南低”的空间分布特征。全省的全要素生产率增长率为7.2%，时序上呈先增长后下降的趋势，空间上呈北部、西北部高，东部、西南部低的趋势分布。农业经济水平、节水农业水平及农作物种植结构中牧渔业占农业总产值的比重对河北省农业水资源利用效率起积极促进作用，水资源禀赋、机械化程度及水资源结构中粮食和蔬菜种植面积的比值则呈消极阻碍作用，其中农作物种植结构和水资源结构起主要导向作用。河北省各地级市农业水资源利用效率差异明显，总体水平偏低，有较大提升空间，充分利用好技术优势和节水农业设施是提高农业水资源利用效率的关键。

为了确定东北地区参考作物蒸散发量ET ₀的历史变化趋势是否受到了农业发展的影响，为农业水资源高效利用提供支撑。利用东北地区109个气象站1961-2017年日气象数据计算参考作物蒸散发量，并确定全年、生长季（5-9月）和非生长季（10-4月）的变化趋势。利用站点周围5 km半径范围内耕地面积比例（CF）作为衡量农业活动影响大小的指标，分析ET ₀及其辐射项（ET _rad）和空气动力学项（ET _aero）变化趋势值大小与耕地面积比例指标之间的关联，并对比不同类型站点ET ₀的变化。结果表明：东北地区气象站观测到的ET0 1961-2017年变化趋势值与站点周围5 km半径范围内耕地面积比例CF值具有显著负相关关系，CF值越大，ET ₀下降的趋势越显著。ET _rad总体呈增加趋势，与站点CF值没有相关性。ET ₀的显著下降主要来自于ET _aero。ET ₀和ET _aero变化的趋势值与CF值之间的相关性在作物生长季更为显著；CF>60%的33个站点平均的生长季ET ₀和ET _aero与CF<15%的18个站点的差值在1961-2017年间持续增长，与农业发展具有一定的一致性。农业发展通过空气动力学项加快了东北地区1961-2017年ET ₀的下降趋势，在农业用水管理中应该考虑这种影响。

该研究旨在实现政府、农户、水管单位之间成本与获益的平衡，为灌区农业水价测定、综合效益评价提供参考。在分析灌区农业用水主体成本和获益基础上，按公平、均衡原则对成本进行合理分摊，依据各自收益，从多维度平衡视角，分别对政府投资、农户灌水成本和真实获益进行量化推导，得出了水价计算公式和约束条件。以冶河灌区为例，采用与区域降水周期相一致、70%频率的理论计量水量，分类计算了节水投资收益和不同作物灌溉水价，验证了平衡水价理论和测算方法。实例证明，该理论较符合灌区农业供水实际，依此理论确定农业水价，有助于控制水管单位运管成本，提升农户节水意识，促进灌区实现收支平衡。

现有臭氧混合泵是在普通开式旋涡泵的吸入流道处增加了一个臭氧进气管而制成的，它利用了开式旋涡泵的气液混输特性和反复强制旋涡实现气液混合。主要存在臭氧与水接触时间短、接触面积小、混合效率低、臭氧利用率低、臭氧水浓度低和臭氧水制取成本过高等问题，造成臭氧水灌溉杀菌技术难以普及推广。为解决臭氧水灌溉和灌溉杀菌中臭氧水制取成本过高这一关键问题，将正反螺旋式静态混合器叶片的正反表面制有部分圆球状凹坑（即蜂窝），制成蜂窝螺旋静态混合器，再将其正反螺旋叶片依次置于开式旋涡泵的出口流道内。利用开式旋涡泵较好的气液混输特性，在进水口加装进气管制成臭氧混合泵，实现臭氧与水的强制混合，提高了臭氧的利用率。再利用置于开式旋涡泵出口流道内的正反螺旋叶片表面的蜂窝产生微漩涡，使臭氧与水再次混合，进一步提高臭氧与水的混合效率，再次提高臭氧水浓度，进一步降低臭氧水制取成本，为臭氧水在农业、植保、环保和水处理等行业推广应用，奠定坚实技术基础。