在 2013－2015 年两个连续的冬小麦－夏玉米生育期内，选用带宽为 65 cm 的双翼型微喷带，底肥( 种肥) 选用控失肥，总施肥量为当地地面灌溉高产推荐施肥量的 70%，作物生育季当 20 cm 深度土壤基质势降低到－40 kPa 时进行施肥灌溉，因夏玉米生育期正值雨季，除播种后灌溉，大喇叭口期和花粒期主要采用微喷带进行追肥。试验结 果表明: ①微喷带施肥灌溉水肥一体化可分别提高冬小麦和夏玉米的产量 7．9%和 17．1%; ②冬小麦总耗水量平均为 439．6 mm。整个生育期灌水量所占的比例最大，平均为 36．4%，其次是土壤储水量的消耗量( 35．6%) ，降水量占总耗 水量的 23．7%，地下水的补给量占的比例最小，仅 4．3%。冬小麦水分利用效率平均达到 1．7 kg /m3 ，提高了 21%。0 ～ 50 cm 土壤储水量的消耗量占整个土层土壤储水量的消耗量最大，高达 40%。③冬小麦和夏玉米的灌溉水利用效率 分别平均为 4．5 和 13．8 kg /m3 ，分别提高了 103%和 62%，N 和 P 的肥料偏生产力分别均提高了 58%和 67%。土壤养 分主要分布在 0～ 40 cm 土层内，100～ 140 cm 土层硝态氮含量降低了 92%，显著减少了养分淋失，有效提高了肥料利 用效率。因此华北平原地区微喷带施肥灌溉可提高冬小麦夏玉米的产量、水分利用效率、灌溉水利用效率和肥料利 用效率。

为获得淮北平原耕作模式变化后砂姜黑土的最新土壤物理性状,为合理设计农田灌排工程和灌溉制度提供重要的理论依据,利用激光粒度仪和压力膜仪测定了 6 组不同深度的土壤机械组成和土壤水分特征曲线,分析了土壤水分特征曲线和干容重在垂向上的变化规律和分层土壤质地分类,同时利用实测值通过加速遗传算法对 VG 模型参数进行优化。结果表明,土壤水分特征曲线、干容重及机械组成等物理性状的垂向分布存在差异,0 ～ 30 cm 土层土壤的持水性在低吸力( 0～ 631.13 cm) 范围内基本相同,吸力增大后出现差异,30 ～ 40 cm 土层的土壤物理性状均与上下土层有明显差异,存在明显分界,因此确定作物适宜土壤含水率下限时宜分层考虑; 利用加速遗传算法优化率定VG 模型后的拟合结果误差小精度高,拟合效果好,用优化后模型参数的物理含义来描述砂姜黑土实际的土壤水分特征曲线的特征是可行可靠的。

为探究水分胁迫对冬小麦生长的影响,以不同水分处理的冬小麦为试验对象,利用无人机搭载热红外传
感器,通过采集其不同生育期中一天不同时刻( 11 ∶ 00,13 ∶ 00) 的冠层热红外图像,提取其冠层温度信息,同时测定
小麦叶片的气孔导度( Gs) 、蒸腾速率( Tr) 和田间土壤体积含水率( SWC) 等信息。分别研究不同水分胁迫指数
( CWSI、IG、ICWSI) 与各参数之间的关系,同时使用一元线性模型和多元线性回归模型进行建模并验证。结果表明:
CWSI、IG 和 ICWSI 与 Gs、Tr 和 SWC 之间存在着显著的相关关系,在一元模型中,SWC 对不同水分胁迫指数的预测效果
更好,验证 R2 均在 0.800 以上,相对分析误差均在 2.0 以上,在多元模型中,CWSI 的预测效果最好,验证 R2 为 0.928,
相对分析误差为 3.041,同时多元模型的预测效果均优于一元模型。该研究可快速获取大量作物信息,为利用无人机
热红外遥感探究冬小麦的水分胁迫状况提供了一条新途径。

依据大田四个测点的测试数据,基于三种土壤入渗模型( Kostiakov－lewis 、Philip 和 Horton 模型) ,对土壤
入渗过程进行模拟和分析。探究模型结构、入渗时间和空间变异等不确定性因素对入渗过程的影响,以模型模拟残
差及均方根误差随时间的变化为指标,比较分析得出三种不确定性因素对农田入渗规律的影响程度。结果表明,三
种模型的相关系数均达到 0.99 以上,平均相对误差 1.60% ～ 11.77%; 其中 Horton 模型的拟合精度最高( 平均 R2 = 0.998
3) ,模型参数偏差系数较小,稳定性强; 时间不确定性围绕一个固定值随时间上下波动,空间和模型结构不确定性均
随时间呈现线性增加趋势,其中时间、空间和模型结构不确定性的变化区间分别为 0.021 8～ 16.228、5.674 ～ 107.532 和
0.004～ 5.504 mm。分析认为空间不确定性对土壤入渗过程产生的影响最大,时间不确定性影响次之,模型结构的不
确定性影响最小。该研究可为畦田灌溉过程中土壤入渗规律的研究和分析提供重要依据。

为揭示城市背景下区域土壤水分变异特性及其利用效率,以扬州大学扬子津校区农水与水文生态实验
场( P1) 及扬州大学江阳路南校区草坪( P2) 为研究区,基于实测的水文、气象数据,采用彭曼－蒙蒂斯( Penman －
Monteith) 公式估算草地生长期内蒸散发量,采用 FAO 推荐的经修正的彭曼－蒙蒂斯( Penman－Monteith) 公式推求参考
作物蒸散发量,并对水分有效性进行评价; 采用有限差分方法结合非饱和土壤水分运动方程构建一维土壤水分运动
模型,通过对观测土壤水分的数值模拟检验模型的适用性,对表层( 0 ～ 10 cm) 土壤水分进行模拟。结果表明: 计算时
段( 2016-10-05－2017-10-04) 内,P1、P2 的 ET0 为 1 115.0 mm,略低于该时段的降雨量( 1 200.0 mm) ; 计算时段( 2017-07
-01－2017-09-31) 内,P1 点的 ET 累积值为 129.7 mm,占同期降雨量的 24.2%,P2 点 ET 累积值为 122.2 mm,占同期降
雨量的 22.9%; 同期的水分有效性参数 ma 分别为 0.39、0.37; P1、P2 两点土壤水分模拟结果与实测数据之间的均方根
误差( RMSE) 分别为 0.012、0.021,纳什效率系数( NSE) 分别为 0.830、0.928,表明两点的计算与实测序列的误差较小,
构建的一维土壤水分运动模型具有较高的计算精度。研究成果以期为城市化背景下草地植被的土壤水分循环以及
基于绿色植被的海绵城市建设提供研究基础。

为了探索内蒙古东北寒地水稻节水控制灌溉技术适宜性,开展了田间试验,研究当地水稻常规淹灌、“浅
晒浅湿”和“浅晒湿干”3 种灌溉方式对水稻生理指标以及产量构成因子的影响。试验结果表明: “浅晒浅湿”和“浅晒
湿干”2 种节水控制灌溉技术均可促进水稻分蘖,增加水稻茎秆单壁厚度; 2 种节水控制灌溉技术水稻的穗数、产量均
比常规灌溉高,单位面积穗数分别提高了 16.9 穗和 23.3 穗; 产量比对照分别高出 3.7%和 5.9%。2 种节水控制灌溉技
术具有一定的节水增产效益,为推广寒地水稻节水控制灌溉技术提供了一定的理论支撑。

为揭示不同秸秆覆盖模式抑制土壤水分蒸发的效果,通过室内模拟试验,对双层秸秆不同层位覆盖下土壤水分蒸发过程进行了研究。试验设置秸秆单层覆盖埋深 80 mm ( CK) 、上层埋深 0 mm 下层埋深 300 mm 秸秆双层覆盖( C1) 、上层埋深 80 mm 下层埋深 220 mm 秸秆双层覆盖( C2) 、上层埋深 80 mm 下层埋深 300 mm 秸秆双层覆盖( C3) 、上层埋深 80 mm 下层埋深 380 mm 秸秆双层覆盖( C4) 5 种模式,结果表明: 不同覆盖模式下,蒸发量显著不同,实验数据显示蒸发过程可分为 3 段,1～ 10、11～ 18、19～ 24 d 的规律分别为CK＞C4＞C2＞C1＞C3、CK＞C1＞C4＞C3＞C2、C2＞C1＞CK＞C4＞C3。CK 的累积蒸发量为 3.154 2 kg,与 CK 相比 C1、C2、C3、C4 处理的抑蒸率分别为2%、3.97%、8.6%、2.3%。综合分析来看,双层秸秆覆盖较单层秸秆可有效减小土壤水分蒸发。可得不同层位秸秆埋深对土壤累计蒸发的抑制作用由大到小排列为: C3＞C2＞C4＞C1＞CK。在整个蒸发过程中,不同秸秆覆盖下土壤水分累积蒸发量与时间的关系符合 Y= a xb。

针对宁夏中部干旱地区枸杞灌溉水肥利用效率低问题,结合宁夏干旱区枸杞滴灌施肥实际,进行滴灌条
件下枸杞水肥耦合试验。以补灌量 X1、施氮量 X2、施磷量 X3、施钾量 X4 为试验因素,研究滴灌条件下不同水、肥用量
对枸杞光合作用及生长特性的影响。结果表明: ①枸杞全生育期叶绿素呈先快速增长后期稳定的规律,全生育期叶
绿素平均值大小顺序为: 处理 2＞处理 3＞处理 5＞处理 6＞处理 4＞处理 1; ②枸杞全生育期叶面积生长速度大小顺序为:
处理 3＞处理 1＞处理 6＞处理 2＞处理 5＞处理 4; ③株高在整个生育期内呈先增后减的趋势,全生育期株高生长速度大
小顺序为: 处理 3＞处理 5＞处理 2＞处理 6＞处理 1＞处理 4; ④枸杞全生育期枝条生长速度大小顺序为: 处理 3＞处理 4＞
处理 1＞处理 5＞处理 6＞处理 2; ⑤枸杞全生育期地径生长速度大小顺序为: 处理 3＞处理 2＞处理 1＞处理 5＞处理 6＞处理
4; ⑥其日平均净光合速率大小顺序为: T3＞T5＞T1＞T6＞T4＞T2; 日平均蒸腾速率日变化大小顺序为: T3＞T6＞T1＞T5＞T4＞
T2。综上分析,处理 3 的叶面积、株高、枝条、地径增长速率和日均净光合速率与日均蒸腾速率都是试验设计处理中的
最大值,叶绿素为第二。

为合理地指导滨海地区设施蔬菜节水灌溉技术的应用,促进绿色农业的进一步发展,对主要蔬菜作物开
展水分胁迫条件下的耗水规律及产量研究非常重要。以西红柿为试验对象进行研究,设置 5 个灌水处理,对土壤含水
量及西红柿的干重、鲜重进行测定,应用水量平衡方程、根系层下界面水分上升通量模型对耗水量进行计算分析; 分
析设施种植条件下西红柿干重、鲜重与灌水量之间的关系。结果表明,随着水分胁迫程度的增大,设施西红柿的耗水
量和产量均减小,水分利用效率逐渐增高,在开花坐果期和果实采摘期的干物质增长速率变大。在不同的水分胁迫
条件下,西红柿在苗期对水分胁迫的响应较小,日耗水量变化幅度为 0.2～ 1.5 mm,开花坐果期和果实采摘期对水分胁
迫程度最敏感,日耗水量变化幅度为 0.1～ 5.2 mm。灌水量为 270 mm 时,西红柿的产量能达到充分灌溉产量的 98%,
且水分生产效率提高 9.38%,可为制定精确灌溉制度提供参考。

针对宁夏中部干旱区马铃薯节水增产的问题,以“克新一号”为试验材料,采用单因素随机区组试验设
计,探究了不同灌水处理下,马铃薯的根区土壤含水率变化规律和生长指标的相关关系; 分析了膜下滴灌条件下不同
灌水处理对马铃薯全生育期耗水、产量和品质的影响规律。结果表明,马铃薯根区土壤含水率在 15.63% ～ 20.81%时,
马铃薯的生长指标最佳,有利于马铃薯的生长; 宁夏中部地区的马铃薯耗水规律总体上呈现前期耗水强度小,中期逐
渐变大,后期又减小的趋势; 灌溉定额设为 1 260 m3 /hm2
( 35 L/株) ,补水时期设为幼苗期、块茎形成期和块茎增长期,
补水量分别占灌溉定额的 25%、25%和 50%时,马铃薯长势最好、品质最高、节水增产效果最佳,产量可达 25.88 t /
hm2。这种灌溉制度有利于在宁夏中部地区推广和使用。

为了对三峡水库干—支流水体及营养盐交换的定量估算提供一种快捷有效的方法,对草堂河与三峡水
库干流水体进行了氢氧同位素的特征分析,并在此基础上利用二元线性混合模型对水体营养盐交换进行了定量分
析。通过对三峡库区典型短小型支流草堂河与临近干流断面氢氧同位素时空分布及水体营养盐含量的测定,估算水
库各个运行时期干流对草堂河支流的水体贡献量,进而探讨干流水体对草堂河支流的 TP、TN 贡献量。结果表明: 草
堂河来自于干流的水量补给率为 96.4%,源头水量补给仅占 3.6%; 另对邻近长江干流和草堂河支流点位营养盐含量
分析显示 TP 的补给基本来自于干流,且 TP、TN 全年变化趋势草堂河与邻近长江干流基本一致。支流源头 TP 要明显
低于回水区,TN 仅在夏季和 10 月份有突增,说明源头来水水质较好; 估算出邻近长江干流对支流全年 TP 的补给量为
25.59 t ,TN 的补给量约为 479.57 t。

根据沙湾县地下水系统与外部环境的关系,结合灌区 1998－2017 年的地下水位平均埋深资料,采用 Pearson、Kendall 和 Spearman 秩次相关检验 3 种方法,分析了近 20 a 灌区变化环境的变化趋势及对地下水动态的影响; 运用主成分回归分析法确定影响灌区地下水埋深变化的主要驱动因素。结果表明: 近 20 a 来,灌区年均气温呈不显著增加趋势,降水呈不显著减少趋势,近10a(2008－2017年)在a=0.01水平上地表水灌溉量呈显著减少趋势,灌溉面积、节水灌溉面积及地下水开采量均呈显著增加趋势;地下水动态变化的驱动因子为地下水开采、地表水灌溉、节水灌溉、灌溉面积、气温、降水,影响程度依次降低;人为活动对地下水动态起主导作用,其中以地下水为主要水源的节水灌溉面积的增加是造成地下水位下降的主要原因。研究区在实施退耕还林、机井封填的同时还需要通过调整农业结构,提高农灌效率,节水灌溉结合地表、地下水来实现地下水资源的可持续利用。

对水环境治理PPP项目的可持续性进行科学客观的评价不仅关系着项目的顺利实施,而且对于PPP项目成功和实现我国水环境治理可持续发展具有重要意义。通过梳理文献,首先从经济、工程、项目公司管理、社会可持续和资源与环境可持续五个方面初步构建出了水环境治理 PPP 项目的可持续性评价指标体系,利用重要程度指数值对指标体系进行修正,构建出最终的评价体系; 其次,采用区间直觉模糊集对水环境治理 PPP 项目的可持续性进行评价,运用 WC－OWA 算子并引入决策专家的风险偏好对指标进行去模糊化; 最后,在采用熵权法计算指标权重的基础上确定可持续性最优的项目,并通过实例验证了该方法的可行性,为水环境治理 PPP 项目可持续性评价提供了一种可借鉴的算法。

在水质测量评价中,通常将水体中叶绿素 a 的含量大小作为一个非常关键的指标。为获取石佛寺水库水体叶绿素 a 浓度反演模型,对石佛寺水库的水体进行光谱测量,获取水体光谱特征,并对采集的水样进行检测,得出叶绿素 a 浓度。在此基础上分析叶绿素 a 浓度与水体反射率的相关性,得到如下结论: 石佛寺水库水体叶绿素 a 的浓度与反射比 R702 /R674和 595 nm 波长处反射率的一阶微分值都有较为明显的相关性( r2 分别为 0.724 4 和 0.745 0) 。

氮素淋溶渗漏是导致农业面源污染的主要原因之一,通过测桶试验研究控制灌溉(CI)、覆秸秆旱作(DPS)和浅水勤灌(FSI)在水稻分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期和黄熟期5个生育阶段地下排水中铵态氮(NH+4－N)、硝态氮(NO－3－N)和总氮(TN)淋失的动态变化。结果表明:施肥后,各处理地下排水中NH+4－N、NO－3－N和TN浓度均快速升高。分蘖期和拔节孕穗期地下排水量占总排水量的64.6%～73.4%,且NH+4－N、NO－3－N和TN浓度高,氮素流失量大。不同灌溉模式各生育阶段内地下排水中的氮素形式均以NH+4－N为主,约占TN的47.2%～59.4%,NO－3－N约占TN的30.3%～43.4%,地下排水是NH+4－N流失的主要途径之一。CI和DPS较FSI地下排水量减少45.8%和69.9%,氮素流失负荷减少42.5%和71.6%,但CI增产4.6%,DPS长时间水分胁迫导致减产3.7%。综合考虑,控制灌溉模式在节水减排的同时保持较高产量,而覆秸秆旱作模式在减少氮素流失方面具有明显优势。

通过对托克逊两河流域 32 组水样中的化学成分及环境同位素进行测定,运用聚类、Piper 三线图、Gibbs图、离子比例系数法对化学组分来源进行分析,并对研究区水环境同位素特征进行分析,确定该区域地下水的水化学作用及组分来源。结果表明: 沿阿拉沟渠从出山口山前砾质洪积平原→细土平原→盐沼平原过渡区地下水由 HCO3型→HCO3·SO4 型、SO4·HCO3 型→SO4·CL 型; 地下水化学作用同时受蒸发浓缩作用、溶滤作用和阳离子交替吸附作用的影响,地下水化学组分来自盐类矿物的溶解; 地下水 δ18O 平均值为－0.889%,δD 平均值为－5.668%,浅表层水δ18O 平均值为－0.938%,δD 平均值为－6.005%,山区降水经二次转化对地下水补给产生一定的影响,远离当地大气降水线的水样受补给源和人工开采的影响。

为了提高精准农业无线传感器定位的精度,提出改进粒子群算法。首先建立精准农业无线传感器定位
过程; 接着对粒子群算法的惯性权重进行非线性优化,使得算法前期变化缓慢,后期变化较快,利于算法跳出局部而
求得全局最优解; 然后对粒子群规模采取收缩扩张控制,其判别结合粒子的聚集度、多样性函数,算法前期的收缩扩
张系数值在较大的位置,后期应减慢速度以加强算法的局部搜索能力; 最后建立定位误差与粒子适应度函数关系。
实验仿真显示本文算法收敛性能较好,相比其他算法能有效地抑制测距误差对定位的影响,提高节点的定位精度。

针对卷盘式喷灌机单根悬臂梁式双喷枪支撑结构在加长悬臂时刚度不足的问题,利用 ANSYS 软件构建
有限元模型进行双喷枪支撑结构的强度和刚度分析,首先分析单悬臂梁支撑结构的悬臂极限长度,在此基础上,将单
根悬臂梁支撑结构改进成桁架式悬臂梁支撑结构,再利用 ANSYS 软件分析改进后结构的极限长度,结果表明: 单根悬
臂梁式双喷枪支撑结构的极限臂长为 3.4 m,改进后结构的极限长度为 21 m,表明改进后支撑结构使悬臂长度显著增
加。最后,根据 ANSYS 机构设计结果,制作了桁架式悬臂梁支撑结构实物,该实体已经应用于实践。同时,研究结果
可为指导用户制作不同长度双悬臂支撑结构。

精确控制农业灌溉中的灌溉精度和水肥比例,能够大大提高水肥的利用率。因此,基于传统 PID 控制、
Fuzzy-PID 控制两种控制算法的优缺点,进行 PSO 优化 Fuzzy-PID 控制。该控制算法能够有效解决大棚灌溉控制中
的非线性、时变性和滞后性等问题。实验结果表明: 该系统与传统 PID 控制相比,上升时间减少了 4.10 s,超调量降低
了 14.57%,调节时间减少了 27.4 s; 相比于 Fuzzy-PID 控制,上升时间减少了 4.30 s,超调量降低了 0.37%,调节时间减
少了 20 s。该系统响应速度快、配比精度高、稳定,具有一定的应用价值。

为了提高对北方温室温湿度预测的精度，采用温室内外的气象数据作为输入，以温室的温湿度分别作为 输出，提出了基于 PSO－LM－RBF 的温室温度和湿度预测模型，并且通过仿真实验对该模型的性能进行评估，其中实 验的输入数据为天津某温室 3 月份的连续实测数据。通过仿真实验得到更高的预测精度，证明了该方案的可行性。 此模型可以用于温室温湿度的预测控制。

为了更好地剖析公共政策视角下农民用水合作制度创新路径，运用博弈理论剖析农民用水合作的个体 均衡、集体均衡以及用水博弈展开。基于个体均衡、政府惩罚悖论与集体均衡分析，结果表明: ①个体农民用水户存在 “搭便车”行为，在灌溉问题上，无法实现合作; ②基于公共政策视角，针对“搭便车”行为，政府不会考虑选择惩罚策略 促进农民用水合作; ③农民用水合作的集体均衡效用大于个体均衡效用。因此，公共政策视角下，政府存在制度创新 的激励，其用水合作制度创新路径体现为: 降低农民用水合作的交易成本———减少“搭便车”行为———确保合作收益 的实现。相应的策略可以归纳为，组建农民用水合作组织、探索产权改革、增加资金投入。

常见的微灌工程设计的管道流量计算是依据 GB/T 50485－2009《微灌工程技术规范》，采用最不利水力 条件下的管道运行场景，要求灌水器所有流量变差不超过 10%的计算精度下，可以认为毛管或支管其上所有灌水器 出水流量是一样的，其上所有灌水器流量的总和就是要计算的毛管或支管的总流量。与此不同，推荐一种不去计算 毛管或支管灌水器总数和总流量，而是基于微灌工程设计规范公式( 3．2．3－1) 的变形，灌溉区域控制面积或灌水器控 制面积的概念，提出根据控制面积计算控制区域总流量或灌水器流量总和的方法，从而引出一种实用的、并且满足工 程计算精度要求的，管道设计水力分析的流量计算方法。