为探究盐碱地改良过程中不同滴灌流量对棉花纤维品质与产量的影响，以棉花为试验对象，采用了两种类型盐碱土（新疆砂质壤土、江苏东台粉砂质壤土），设定4种滴灌流量（0.4、0.8、1.2、1.6 L/h），通过室外避雨栽培与室内品质分析相结合的方法，监测分析了不同水盐状况下棉花纤维品质及产量，利用数据包络分析法对两种盐碱土和4种滴灌流量进行优选评价。结果表明：①针对棉花5种纤维品质（上半部平均长度、整齐度指数、断裂比强度、马克隆值、伸长率），砂质壤土种植下的最佳滴头流量分别为1.2、0.4、1.6、1.2、0.4 L/h，粉砂质壤土种植下的最佳滴头流量分别为0.8、0.8、1.2、0.4、1.6 L/h。②针对棉花5种产量指标（单株铃数、单铃质量、籽棉产量、皮棉产量、衣分率），砂质壤土种植下的最佳滴头流量分别为1.6、0.8、1.2、1.6、1.6 L/h，粉砂质壤土种植下的最佳滴头流量分别为1.6、1.2、1.6、0.4、1.6 L/h。③在本研究所设计的滴灌流量范围内，砂质壤土的棉花品质综合效益比粉砂质壤土更高。④运用数据包络分析法计算不同滴灌流量下棉花品质产量综合效率，砂质土与粉砂质土中均是0.8 L/h效率最高，分别为0.584、0.529，表明综合品质和产量的10项指标，滴灌流量（即0.8 L/h），更有利于棉花品质和产量的综合效益提升。

基于陕西省1971-2020年32个气象站实测气象资料，计算不同尺度玉米生育期标准化降水蒸散指数（SPEI），利用旋转正交经验函数法、趋势分析法和小波分析法分析玉米不同生育期的干旱时空特征。结合陕西省9地区1990-2020年玉米单产数据，借助HP滤波法分离出玉米气象产量，采用交叉小波分析和线性回归法分析了干旱对玉米气象产量的影响。结果表明：①研究区干湿空间分布在玉米生育期可划分出关中、延安、榆林和陕南西南部4个干旱敏感区域；②在1971-2020年内，全生育期关中、榆林和延安地区呈干-湿交替变化，1990s末陕西大部分地区干旱较严重；③铜川、宝鸡、咸阳和渭南地区玉米气象产量与花丝期干湿状况密切相关，其余地区受全生育期干湿状况影响最大。玉米气象产量与干旱状况呈显著的正相关，且在1994-2000年存在1~4 a的共振周期；④榆林、铜川和渭南地区玉米气象产量随SPEI值增大而增加，而延安、宝鸡、咸阳、安康、汉中和商洛当SPEI值大于1.6或小于-0.4时会发生轻度及以上程度的减产。

为了探究不同灌溉量对无机基质无土栽培番茄叶片相关指标的影响，以‘瑞粉882’为试验材料，采用封闭式无机基质循环槽培系统种植，营养液灌溉方式为滴灌，试验设置6个营养液灌溉量[0.5 L/ (株·d^-1)（T1）、0.8 L/ (株·d^-1)（T2）、1.1 L/(株·d^-1)（T3）、1.4 L/(株·d^-1)（T4）、1.7 L/(株·d^-1)（T5）、2.0 L/(株·d^-1)（T6）]。试验结果表明，随着营养液灌溉量的下降，与T6处理相比，T1、T2、T3、T4处理番茄株高分别下降了14.23%、12.77%、8.76%、5.84%，T5处理无显著性差异（P<0.05）；单株产量与T6处理相比T1、T2、T3处理分别下降了14.91%、7.37%、3.28%；处理15d T6处理叶片的净光合速率（Pn）和PS Ⅱ实际光化学效率（F_v /F_m ）显著高于T1处理89.25%、6.08%，但叶片水分利用效率（WUE）T1处理显著高于T6处理24.92%。同时叶片厚度、上下表皮厚度、栅海比、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性均呈先上升后下降趋势；丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）含量呈先下降后上升趋势。随着处理时间的延长，叶片光合参数、荧光参数、叶片结构相关参数和酶活性均下降，丙二醛和过氧化氢含量上升。本研究结果说明减少灌溉量抑制植株生长和光合作用，降低番茄产量和光能转化效率（F_v /F_m ），但提高了叶片水分利用效率（WUE）。同时适度的减少灌溉量可以提高叶片结构相关指标和抗氧化酶活性，但超过一定范围则会对番茄叶片造成严重损伤。

为研究农田土壤有效氮素对乳业污水及其再生水长期灌溉的响应，以呼和浩特市盛乐经济园区污水厂（乳业污水占91.45%）下游5种水质灌溉的玉米地为研究对象，设置了5个处理，即：机井水17年连续灌溉区（JG）、再生水17年连续灌溉区（ZG）和机井与再生水17年连续混灌区（HG），污水1年灌溉地（W1）和污水5年连续灌溉地（W5），研究了不同灌溉区0~90 cm土壤铵态氮、硝态氮、水解性有机氮的含量变化及特征，并对耕层（0~50 cm）土壤的有效氮素进行了评价。结果显示：在各灌溉方式下10月份的铵态氮含量基本低于4月份的铵态氮含量。关于土壤硝态氮，污水、再生水、混合水灌溉土壤均高于机井水灌溉。10月份和4月份污水灌溉的水解性有机氮含量均高于其他灌溉方式。相比机井水灌溉，对氮素的增加效果乳业污水灌溉最明显，再生水灌溉居中，混合水灌溉最不明显。

为了探究不同咸淡水交替灌溉对设施番茄土壤盐分胁迫响应及产量品质的影响，以“秦岭蔬越”番茄品种为研究对象，共设置W1（淡咸咸）、W2（淡咸淡）和W3（咸淡淡）3种咸淡水交替灌溉方式，并以淡水灌溉（CK）对照。结果表明：在咸淡水交替灌溉方式下，番茄生育期土壤盐分出现逐渐累积趋势，整体表现为W1＞W2＞W3处理，且W1、W2处理土壤盐分表聚现象较为严重，而W3处理土壤盐分有向下淋洗趋势，土壤表层积盐较轻。不同咸淡水交替灌溉后，由于土壤盐分累积程度不同，使番茄受到盐分胁迫的差异较大，其中番茄叶片内丙二醛（MDA）、脯氨酸（PRO）、可溶性蛋白（SP）、可溶性糖（SS）及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）含量均有不同程度增加。由相关性分析可知，土壤盐分与番茄叶片CAT、PRO呈极显著性正相关（P＜0.01），与叶片SS呈显著性正相关（P＜0.05），说明番茄通过改变各种保护酶活性及渗透物质含量提高自身抗逆性，以应对盐分胁迫危害。通过对比分析，W3处理番茄可溶性固形物、硝酸盐、Vc和总酚含量及产量均高于对照，说明适宜的咸淡水交替灌溉方式能够提高番茄品质和产量。

土壤有机质低、保水能力差是阻碍黄土高原苹果产业良性发展的两大制约因素。本研究针对上述问题，选取生物炭、大分子保水剂、枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌作为改良剂开展了为期两年的大田试验。研究发现施加生物碳、大分子保水剂、枯草芽孢杆菌以及胶质芽孢杆菌较对照相比土壤全氮含量平均提升88.86%、49.38%、30.05%和25.35%，土壤硝态氮平均提升1.70、1.50、1.29和1.49倍，土壤铵态氮平均提升高达29.01、8.50、12.75和22.60倍；生物炭对土壤有机碳储量影响最显著，提升高达3.70倍以上。通过通径分析发现土壤pH、土壤导水率及硝态氮直接影响有机碳储量，土壤容重、铵态氮、速效钾及土壤团聚体通过影响土壤pH和土壤导水率间接影响土壤有机碳储量。土壤改良剂对果树新稍、果径、果树根系分布情况及产量均有一定影响，在0~20 cm土层深度，施加生物炭较对照处理果树根系密度提升了3.05倍。除施加生物炭外，其它改良剂对苹果产量影响不显著。通过经济效益评价分析，仅施加生物炭后改良经济效益为正，达到1 149.26 元/hm²。建议将施用生物炭作为改良果园土壤、提高苹果产量的有效途径。

不同土壤质地直接影响土壤水分渗透程度和农作物养分吸收，进而影响农作物的产量及质量，针对土壤质地难以开展高效、精准识别等问题，基于卷积神经网络-随机森林（CNN-RF）模型算法用于实现土壤质地高效、精准识别。首先用比重法测定土壤样本中砂粒、粉粒和黏粒的百分比，然后采用自主研制的便携图像采集装置，对广州地区的土壤进行1 000个样本采集并对土壤研磨、筛选、拍摄，建立土壤样本质地和图像的数据库，提取图像中的颜色特征和纹理特征，利用CNN-RF模型并结合3种组合（颜色、纹理、颜色+纹理）方法对土壤样本中的黏粒、粉粒和砂粒百分含量进行回归预测。采用平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）和判定系数（R ²）进行模型回归性能评估。从混淆矩阵进行模型分类结果可知，预测砂粒的MAE、RMSE、R ² 值分别为3.37、3.71和0.99；粉粒的MAE、RMSE、R ²值分别为3.48、3.79和0.98；黏粒的MAE、RMSE和R ²值分别为3.38，3.76，0.99。与RF、KNN、VGG6-RF模型相比，这种CNN-RF模型得到的MAE值和RMSE值较小，R ²接近于1，其准确度为99.43%，因而性能更优。该方法具有简单、易用、快速、可靠和准确等优点，对岭南丘陵耕地土壤的优化管理和可持续利用具有重要意义。

优化水、能源资源，调整农作物种植结构，以实现经济效益和生态效益最大化。以山西省为研究区，采用水足迹和能源消耗核算模型分析主要农作物的耗水及耗能特点，以水资源、能源、粮食等作为约束条件构建多目标规划模型，对主要农作物的种植结构进行优化。结果表明，各类农作物多年平均单产水足迹和能耗存在较大差异，大豆为极高耗水高耗能蓝水消耗型，谷子为高耗水极高耗能灰水消耗型，油料为高耗水高耗能灰水—蓝水消耗型，小麦为中等耗水中等耗能蓝水消耗型，玉米为低耗水低耗能蓝水—灰水消耗型，蔬菜为极低耗水极低耗能灰水—蓝水消耗型作物。优化后的种植结构方案中，玉米、谷子和油料种植面积比例下降，小麦和大豆种植面积比例提高，蔬菜种植比例变化不大。基于水热条件的差异，山西省作物种植结构具有一定的空间差异，玉米、谷子、大豆和油料在全域内均有种植，小麦主要种植于晋南区和晋东南区的平川和丘陵区，蔬菜主要分布于地域条件及水热条件相对优越的盆地。在水—能—粮关联关系的基础上，优化后的种植结构符合山西省“十四五”农业现代化规划，整体方案具有趋于低耗能、低耗水、低污染等特点，有利于促进农业的可持续发展。

选取生物炭、凹凸棒两种土壤改良剂，以纯土为CK，设置3种生物炭质量比(0%、2%、4%)与3种凹凸棒质量比(0%、2%、4%)，通过测定土壤水分特征曲线，并结合电镜试验，分析不同生物炭与凹凸棒添加比例下土壤当量孔隙分布、比水容量、水分常数及土壤微观结构变化，研究生物炭与凹凸棒对土壤水力特性的影响。结果表明：与CK相比，生物炭与凹凸棒均能增强土壤持水能力。不添加凹凸棒时，土壤持水能力随着生物炭的添加而增强；添加2%凹凸棒时，土壤持水能力随着生物炭的添加而减弱；添加4%凹凸棒时，土壤持水能力随着生物炭的添加而增强。单独添加生物炭可以增大土壤比水容量，单独添加凹凸棒会减小土壤比水容量。添加凹凸棒后，施加2%生物炭可以明显增大土壤比水容量。施加生物炭与凹凸棒的土壤残余含水率较CK增大15.6%~103.1%；重力水较CK降低0%~7.1%。不添加凹凸棒时，极微孔隙随着生物炭的添加而增加；添加2%凹凸棒时，极微孔隙随着生物炭的添加而减少；添加4%凹凸棒时，极微孔隙随着生物炭的添加而增加。通过微观结构分析得出生物炭与凹凸棒会使得土壤颗粒接触紧密，出现桥接状垒结。以期为西北旱区土壤环境改善提供一定的理论支持。

利用氢氧稳定同位素示踪法，研究了人工控水条件下小白龙常规灌溉（X）与滴灌（D）不同灌水量（X1、D1：15 mm；X2、D2：30 mm；X3、D3：45 mm）夏玉米土壤水稳定同位素分布特征，以及土壤耗水量、光合作用及水分利用特征。结果表明：随生育期的推进，根系吸水逐渐加深。在拔节期，均以0~20 cm土层的水分贡献率最大，达60%以上。在D1和D2条件下，60~80 cm和20~40 cm土层的贡献率分别占21.4%和23.8%。到灌浆期，与常规灌溉相比，滴灌条件下更利于促进根系对40 cm以下土层水分的利用，从而减少水分的无效蒸发。随生育期的推进与灌水量的增加，玉米的日耗水量明显增加，滴灌低于传统灌溉。与常规灌溉相比，滴灌D2处理更利于提高玉米光合速率、蒸腾速率、气孔导度及叶片水分利用效率。此外，滴灌处理明显提高了收获期玉米的生物量。最终，与常规灌溉相比，滴灌降低了玉米总的耗水量，产量提高了5.3%~21.7%和水分利用效率提高了9.2%~26.8%，均以D2处理最高。相关分析表明：玉米拔节期20~40 cm 和灌浆期60~80 cm土层水分更利于促进玉米产量的提高，而拔节期60~80 cm和80~100 cm土层的水分更利于促进玉米水分利用效率的提高。

为了探明不同评价方法对水分-沸石耦合调控策略下交替膜下滴灌番茄生长综合评价结果的影响。选取主成分分析法、熵值法和优化层次分析法对不同处理下番茄株高Kh、茎粗Kt、根体积Rv、净光合速率Pn、叶面积指数Lai、维生素C含量VC、可溶性固形物含量SS、产量Yield和水分利用效率WUE共九项指标进行了综合评价，计算得出各处理的综合评价得分。运用主成分分析法提取出生长品质因子和水分效率因子两个主成分，方差贡献率分别为74.420%和17.023%。基于主成分分析法的各处理综合评价得分排序为：Z₆W₁₀₀> Z₉W₁₀₀> Z₀W₁₀₀> Z₃W₁₀₀> Z₆W₇₅> Z₉W₇₅> Z₃W₇₅> Z₀W₇₅> Z₆W₅₀> Z₉W₅₀> Z₃W₅₀> Z₀W₅₀。运用熵值法得到各指标权重最大的三个依次为WUE、Kh和Yield。基于熵值法的各处理综合评价得分排序为：Z₆W₁₀₀> Z₆W₇₅> Z₃W₁₀₀> Z₉W₇₅> Z₉W₁₀₀> Z₆W₅₀> Z₃W₇₅> Z₉W₅₀> Z₀W₁₀₀> Z₃W₅₀> Z₀W₇₅> Z₀W₅₀。运用优化层次分析法得到各指标权重最大的3个依次为Yield、WUE和Rv。基于优化层次分析法的各处理综合评价得分由大到小依次为：Z₆W₁₀₀> Z₆W₇₅> Z₃W₁₀₀> Z₉W₁₀₀> Z₉W₇₅> Z₆W₅₀> Z₃W₇₅> Z₀W₁₀₀> Z₉W₅₀> Z₃W₅₀> Z₀W₇₅> Z₀W₅₀。研究中主成分分析法能反映出每个指标对研究目标的整体影响，但其在数据降维时会有信息丢失的问题。熵值法能较全面的反映每个指标对研究目标的影响和作用，但其在权重赋值过程中会使一些重要程度较高但离散程度较小的指标被赋予较低权重。而优化层次分析法能够兼顾评价指标的重要性和差异性，克服了其他两种方法的不足，为最佳综合评价方法。基于不同评价方法的综合排序得分结果各异，但均表现Z ₆ W ₁₀₀处理为交替膜下滴灌番茄优质高产最优调控策略，Z ₀ W ₅₀处理为最劣的调控策略。

为了阐明局部灌水施氮下玉米根系形态变化特征及其与产量的关系。以“金西北22号”玉米为试供材料，连续2 a在大田条件下采用垄植沟灌技术。试验采用灌水方式与施氮方式2因素完全随机组合设计，灌水方式包括交替隔沟灌溉（AI）、固定隔沟灌溉（FI）、常规沟灌（CI）；施氮方式包括交替施氮（AN）、固定施氮（FN）、均匀施氮（CN）。分别在玉米拔节期、大喇叭口期、抽雄期、灌浆期、成熟期监测0～100 cm土层各层（每20 cm为一层）植株的根系长度、质量和表面积，并折算对应的根密度。收获时测定籽粒产量及其构成。抽雄、灌浆和成熟期，0～100 cm土层的总根量（总根长、总根干质量、总根表面积）表现为：任一施氮方式下，AI>CI>FI；任一灌水方式下，AN与CN差异不显著，但显著大于FN。交替隔沟灌溉均匀施氮（AICN）和交替隔沟灌溉交替施氮（AIAN）的总根量最大，而固定隔沟灌溉固定施氮（FIFN）的总根量最小。玉米产量与抽雄期、灌浆期和成熟期0～40 cm土层的根长密度及根干质量密度呈显著正相关，其中灌浆期的相关系数达到极显著水平。穗粒数及千粒质量与根长密度、根干质量密度和根表面积密度呈显著正相关。可见，交替隔沟灌溉条件下采用均匀施氮或交替施氮有利于促进玉米抽雄、灌浆和成熟期0～100 cm土层根系的生长，提高灌浆期0～40 cm土层根长密度、根干质量密度和根表面积密度值有利于获得较高的籽粒产量。

近年来全球气候变化下干旱事件频发，进一步导致森林锐减，加重部分地区荒漠化，因此定量研究森林绿度对干旱事件的响应具有重要意义。结合基于叶面积指数的森林绿度异常指标和基于标准化降水蒸发指数的干旱指标，研究了全球森林绿度异常对干旱事件的响应机制，阐释了不同类型森林绿度异常值对干旱事件的敏感性及空间差异。结果表明：①2007-2018年全球森林面积整体呈先增加后减少趋势，最大异常面积出现在2008年，其森林绿度异常面积占森林总面积的57.15%；②受干旱影响，全球各主要林区均发生多次绿度异常现象，未发生异常的地区主要位于各大森林的边缘地区以及靠海岸地区；③美国西部地区、南非、中国西南部和澳大利亚境内森林绿度异常程度和干旱事件具有正相关关系；④各类型森林中以阔叶林绿度异常对干旱变化的敏感性最强，其次为混交林和针叶林，而灌木林敏感性最弱。研究结果揭示了气候变化下全球森林绿度对干旱事件响应的差异化规律，对各地区森林绿度变化进行了归因分析，为全球森林生态保护提供了个性化的科学依据。

永定河流域的清水河和潮白河流域的白河，是张家口建成首都地区水源涵养功能区的关键流域。利用清水河流域（1951-2020年）和白河流域（1970-2020年）的多年水文资料，运用有序聚类分析、小波分析等数理统计方法分别对清水河流域和白河流域的径流量、气候要素（降水和气温）进行趋势分析和突变分析，并基于Pearson相关分析和贡献率分析的方法讨论了降水量、气温和蒸散量对径流量变化的影响。结果表明：①清水河流域和白河流域的降水量呈现不显著上升趋势，1960-2020年间平均上升速率分别为0.964 mm/10a和3.316 mm/10a，分别在1965年和2016年发生突变；②清水河流域和白河流域的气温均呈现显著上升的趋势，清水河流域平均气温上升速率是0.246 ℃/10a，白河流域平均气温上升速率为0.207 ℃/10a，气温都在1988年发生突变；③近70年清水河流域和白河流域的径流量呈显著减少趋势，都达到了99%的显著性检验水平，并在1979年和1974年发生突变；④径流量的主导因素是降水量，降水量对径流量年内变化的影响主要发生在降水相对充沛的5-8月份。

为了解干旱胁迫以及复水喷施亚精胺对南方红豆杉（Taxus chinensis var. mairei）生理特性的影响，采用盆栽控水法模拟不同干旱环境，设置正常供水（CK）、轻度干旱（T1）、中度干旱（T2）、重度干旱（T3）4个处理，并施加3种浓度外源亚精胺复水处理（N1、N2、N3），探究不同干旱条件下南方红豆杉的抗旱机理，对比出最佳的外源亚精胺复水浓度。结果表明：干旱胁迫在短期内可显著提高南方红豆杉叶片的叶绿素总含量、SOD活性以及可溶性蛋白含量，并显著增加丙二醛（MDA）的累积（P<0.05），且随胁迫时间的延长呈不同的波动变化，在重度干旱胁迫下，其各项数值的变化幅度更大，SOD活性、可溶性蛋白含量的峰值来临时间越早。复水试验中，喷施3种浓度的亚精胺相比单一复水处理（EGCK）均有显著的促进作用（P<0.05），其中对幼苗期南方红豆杉复水+1.0 mmol/L外源亚精胺的组合效果（N2）最好，且3种亚精胺浓度对南方红豆杉的干旱恢复作用表现为：N2>N3>N1。综合研究认为，适度的干旱胁迫导致生理代谢活动双向波动，将干旱胁迫锻炼和喷施亚精胺结合，可提高南方红豆杉的农艺性状，增强植株的抗逆性。

“源”“汇”景观格局是指既能促进非点源污染过程的正向演变，又能阻止/延缓生态过程的景观类型或单元。采用2020年太原市高分辨率遥感影像分类提取研究区景观格局分布信息，基于“源”“汇”理论和洛伦兹曲线分析景观空间分布对非点源污染的影响，并提出非点源污染防治的景观格局优化建议。结果表明：太原市非点源污染风险总体较高，“源”景观为主导作用的景观单元占62.87%。太原市中部非点源污染风险较高、东西山区较低。以“源”景观为主的景观类型位于太原市中部汾河两岸的建设用地，为极高风险区，占整体区域面积的17.69%，而太原市东西两侧山体以“汇”景观类型（主要是林地）为主，污染风险较小。基于坡度因子和河道距离因子的“源”“汇”景观污染负荷之比均大于1，在坡度要素中“汇”景观广泛分布于高坡度区，景观布局合理；河道距离要素中“源”景观分布在距河道近的区域，易导致非点源污染。

为深入了解吉林省西部洋沙泡水库底泥中总铁释放迁移规律，通过室内模拟实验进行了在不同pH值、水温、溶解氧、水动力条件下底泥总铁迁移影响因素实验研究。结果表明：在实验第10天时，pH值为9的总铁浓度为0.120 mg/L，pH值为6的总铁浓度为0.535 mg/L，是pH值为9的5.57倍；第1天在4 ℃下总铁浓度为0.024 mg/L，25 ℃下总铁浓度为0.037 mg/L，是4 ℃下的1.54倍；第10天在4 ℃下总铁浓度为0.043 mg/L，25 ℃下总铁浓度为0.153 mg/L，达到了4 ℃下的3.56倍；在好氧状态下，第1天总铁浓度为0.037 mg/L，第10天总铁浓度为0.153 mg/L，较第1天提升了3.14倍，在厌氧状态下，第1天总铁浓度为0.089 mg/L，第10天总铁浓度为0.447 mg/L，较第1天提升了4.02倍；当振荡时间为24 h时，0 rad/min下总铁浓度为0.037 mg/L，80 rad/min下总铁浓度为0.249 mg/L，是静止状态下的6.73倍；150 rad/min下总铁浓度为0.513 mg/L，是静止状态下的13.86倍。由此可见碱性环境对底泥中总铁迁移有抑制作用；低温条件下总铁迁移速率慢；溶解氧含量与总铁迁移量成负相关；扰动是底泥中总铁迁移的主因。