尊村引黄灌区是山西省境内最大的以黄河为水源的灌区，其主要灌溉方式为渠道灌溉。以尊村引黄灌区为例，探索黄河水滴灌条件下合理的水肥处理方案，试验共设置5个处理，分别为黄河水滴灌条件下当地农户常用施肥量的60%、80%、100%为处理T1、T2、T3，地下水滴灌条件下当地农户常用施肥量的100%为处理T4，黄河水滴灌且不追肥处理作为对照处理CK，研究了不同水肥处理对冬小麦生长及水肥利用的影响。研究结果表明，在作物生长方面，黄河水滴灌条件下，冬小麦株高、叶面积指数、地上部干物质量和产量均随施肥量的增加而增加，其中单株地上部干物质量与产量增长变化趋势相同，产量与施肥量拟合关系符合抛物型曲线变化，当施肥量为232.28 kg/hm²时，产量最大为8 080.06 kg/hm²；在相同施肥量下，黄河水滴灌处理的叶面积指数、地上部干物质量和产量指标均优于地下水滴灌处理。在水肥利用方面，黄河水滴灌条件下，土壤氮素残留量、耗水量和水分利用效率均随施肥量的增加而增加；在相同施肥量下，黄河水滴灌处理的土壤氮素残留量和耗水量均低于地下水滴灌处理，水分利用效率和氮肥偏生产力高于地下水滴灌处理。综合考虑，T2处理的产量、水分利用效率和氮肥偏生产力较T4处理分别提高了0.62%、5.88%和25.79%；T2和T3处理水分利用效率均为1.98 kg/m³，但T2较T3处理在产量略有下降的情况下，氮肥偏生产力较T3处理提高了21.54%，土壤氮素的残留量较T3处理降低了32.73%，因此结合产量拟合关系可知本地区用黄河水滴灌冬小麦最佳的施肥用量为204～232.28 kg/hm²。

尺度效应是指在无人机遥感观测中，随着遥感分辨率的变化，各尺度遥感反演得到的数据表现不一致的现象，影响多光谱遥感监测土壤水分的精度。为探究尺度效应对于无人机遥感监测土壤水分的影响，以冬小麦为研究对象，通过无人机搭载多光谱相机分别在19、37、55、74、92 m的不同高度(对应分辨率为10、20、30、40、50 mm)拍摄多光谱图像，并同时采集土壤含水率数据。使用ENVI5.3(64 bit)对多光谱图像进行掩膜处理，包括无掩膜处理（no mask，NM)、去土壤掩膜处理（Soil background removal by masking，SRM）、去土壤去阴影掩膜处理（Soil and shadow background removal by masking，SSRM)，获取各个高度下冬小麦的纹理特征。使用灰色关联法（Grey Relational Analysis，GCA）优选数据后，采用多元线性回归（Multiple Linear Regression，MLR）、BP神经网络（Back PropagationNeural Network，BPNN）和随机森林（Random Forest，RF）3种方法反演土壤含水率，使用R ²和R_MSE 评价反演效果。研究结果表明：在采取的各种掩膜处理中，无掩膜方法反演效果最好。在各掩膜处理方法下表现最好反演模型是BPNN模型，在大部分情况下表现稳定有较好的反演效果，证明机器学习在遥感监测领域应用的可行性。冬小麦土壤含水率30 mm-NM-RF模型为最佳反演模型。在分辨率为40 mm，即无人机飞行高度74 m时，不同模型综合反演效果最佳，研究成果可应用于今后无人机监测土壤水分确定飞行高度。

冬小麦-夏玉米轮作系统是晋南地区常用的种植模式，为评估双作物系数法在冬小麦-夏玉米轮作系统应用的可靠性，掌握轮作系统耗水规律，通过双作物系数法模拟2016-2019年间冬小麦-夏玉米轮作系统蒸散量，以水量平衡计算结果为标准对其模拟结果进行评价，并区分植株蒸腾（T）和土壤蒸发（E）。该结果表明：在冬小麦-夏玉米轮作系统中，冬小麦初期、发育期、中期和后期的平均基础作物系数（K_cb ）为0.2、0.59、0.98和0.15，夏玉米的为0.14、0.69、1.24和0.56；冬小麦的平均土壤蒸发系数（K_e ）为1.24、0.63、0.07、0.42，夏玉米的为0.78、0.45、0.06、0.46。冬小麦全生育期内ET_c 为264.18~526.22 mm，夏玉米的为261.76~519.67 mm；发育期为耗水高峰期，冬小麦、夏玉米发育期蒸散量占各自生育期总蒸散量的比例分别为31.2%~51.3%和34.3%~58.2%；随着灌水次数的减少，冬小麦、夏玉米总蒸散量及植株蒸腾量均逐渐降低，土壤蒸发量也在灌水最少时达到最低，全生育期E/ET_c，冬小麦为27.3%~46.4%，夏玉米为29.3%~44.2%。在冬小麦和夏玉米生长初期，80%以上的土壤水分以蒸发形式消耗，在中期时土壤蒸发占比最低，冬小麦为6.1%~13.4%、夏玉米为4%~7.6%。冬小麦、夏玉米各自蒸散模拟值（ET_{c- FAO}）与实测值（ET_c ）呈现出较好相关性，R ²为0.8~0.86，RMSE为0.5~0.6 mm/d，MAE为0.4~0.49 mm/d，可见双作物系数法模拟晋南地区冬小麦-夏玉米轮作系统ET_c 具有较高精度，可为精确掌握冬小麦-夏玉米轮作系统耗水规律，进而制定合理的灌溉计划提供理论依据。

为降低高光温胁迫对葡萄生长生理及产量的影响，研究采用遮阴与弥雾组合措施，分别设3个梯度（遮阴度为0%，15%，30%；弥雾微喷为20 L/h、30 L/h与40 L/h），采取自由组合方式设计9个试验处理与1个无遮阴无微喷的对照处理，各处理每次微喷时长均为1 h。试验结果表明：葡萄冠层空气温度随遮阴度与弥雾微喷水量增加而降低，空气湿度随遮阴度与弥雾微喷水量的增加而升高，各处理中WP2处理的空气温度降低幅度最大（31.57 ℃），空气湿度提升最高（70.78%）；弥雾微喷量对叶片叶绿素相对含量（SPAD）无影响，遮阴可以提升叶片SPAD的值，其中15%遮阴对叶片SPAD提升效果最为明显；弥雾微喷水量对叶片最小荧光（Fo）具有抑制作用，对叶片最大荧光（Fm）、荧光量子产率（Yeild）、最大光能利用效率（Fv/Fm）与光系统II潜在光化学活性（Fv/Fo）具有提升作用；弥雾微喷水量对枝条生长量、果粒体积、百粒重、果穗重预计产量均有提升作用，不同遮阴度对生长与产量指标主要表现为：WP1＞WP3＞WP2，WP4＞WP5＞WP6，WP7＞WP8＞WP9。40 L/h弥雾微喷水量对各项指标最优，15%遮阴度相比30%遮阴度与无遮阴措施的生理生长以及产量指标更优，所有处理中，WP1处理各项指标要优于其他处理。

灌溉回归水在世界范围内广泛存在，数量很大，而且可以重复利用，但关于灌溉回归水的研究相对较少，在很多方面的研究不够深入。讨论了灌溉回归水的组成，分析了灌溉回归水产生的条件，阐释了灌溉回归水研究的理论基础，分类综述了灌溉回归水量计算方法的研究进展，总结了灌溉回归水的研究现状与存在的问题，对灌溉回归水及其计算方法的未来发展方向进行了展望。

为了探索黄土台塬地区不同时代黄土水分入渗特性和迁移规律，通过黄土台塬区不同时代黄土（Q₄，Q₃，Q₂）分层垂向一维积水入渗试验、自然降雨和地表入渗池800 mm入渗条件下的土壤水分迁移试验，分析了不同时代黄土的入渗特性和土壤水分迁移特征，并采用3种入渗模型对入渗过程进行拟合。结果表明：Q₂黄土入渗能力最弱，稳定入渗率为0.53 mm/min，较Q₄和Q₃黄土的稳定入渗率分别低44.2%和45.4%；Q₄黄土的入渗过程较好地符合Kostiakov模型，Q₃、Q₂黄土的入渗过程较好地符合Horton模型。研究区自然降雨和蒸发对土壤水分的最大影响深度约1.0 m，入渗后第4~83 d，入渗池中心土壤湿润锋从2.65 m运移到4.20 m，入渗池中心垂向入渗湿润锋深度随时间呈幂函数关系变化。

土壤墒情是影响农作物生长发育的主要因素和干旱监测的重要指标。为提高农作物覆盖下地表土壤墒情反演精度，基于Sentinel-1 雷达数据和Sentinel-2光学数据，基于深度学习理论，采用全连接深度神经网络的监督学习模型反演研究区麦田的土壤墒情。结果表明：当隐含层层数为6，隐含层节点数为80，迭代次数为450时，获得模型的最优解。反演结果与实测数据的决定系数为0.925 2，均方误差为0.000 8，为利用多源遥感数据反演农田地表土壤水分提供了参考。

为了揭示冻融过程中土壤不均匀系数对潜水与土壤水转化的影响，在室内进行了-10、-20和-25 ℃依次降温恒温冻结62 d和自然消融10 d的冻融试验，研究了不均匀系数（ C_u）为2.00（土柱A）、3.70（土柱B）、6.36（土柱C）、16.18（土柱D）和20.67（土柱E）的5个土柱在0.5 m地下水位埋深下的土壤温度、潜水蒸发量及潜水回补量变化特征。结果表明：在冻融过程中，土壤颗粒的不均匀系数越大，土壤剖面温度变化幅度越大。随着土壤深度的增加，土柱A和土柱E冻结结束时的温度差减小，不均匀系数对土壤剖面温度的影响减小。冻结0~3 d时，土柱A、B、C、D和E的潜水蒸发速率分别为0.11、0.15、0.23、0.27和0.39 mm/d，潜水蒸发速率相对较小，但不均匀系数越大，潜水蒸发速率越大；冻结结束（第62 d）时土柱A、B、C、D和E的累积潜水蒸发量分别为15.17、21.46、28.23、34.96和38.65 mm，累积潜水蒸发量与土壤不均匀系数较好的符合对数函数的关系，潜水与土壤水的转化量随土壤颗粒不均匀系数增大而增加。

为了探明微润灌溉青椒最适宜的技术参数，采用熵值—TOPSIS—灰色关联度模型对青椒生长发育的各项指标进行了综合评价。进行了管带埋深为10 cm（D10）、15 cm（D15）、20 cm（D20）和压力水头为100 cm（H100）、150 cm（H150）、200 cm（H200）条件下的微润灌青椒生长试验。结果表明：不同管带埋深处理后的青椒各项单指标均表现为D20＞D15＞D10。不同压力水头处理后的株高、茎粗及产量表现为H150＞H200＞H100，株高生长速率和茎粗生长速率表现为H200＞H150＞H100，灌溉水生产率表现为H100＞H150＞H200。选择的指标不同，得出的最佳微润灌溉技术参数也不相同。采用熵值—TOPSIS—灰色关联度模型分析微润灌对青椒生长影响得出：当压力水头一定时，综合贴近度随着管带埋深的增大而升高；当管带埋深一定时，综合贴近度会随着压力水头的增大先升高后降低。青椒微润灌最适宜的技术参数为：压力水头为150 cm，管带埋深为20 cm。

准确的太阳辐射（R_s ）信息是农业、气象和能源等领域和业务部门的重要基础资料，但R_s 的可靠观测在全球极具挑战。利用中国96个辐射站1967-2016年观测数据，评估了32个（S1~S32）基于日照时数估算R_s 的模型精度，确定了适用于无R_s 观测区的最佳通用模型，并最终更新了FAO56 推荐的Penman-Monteith方程参考作物蒸散量（ET ₀）中R_s 的计算方法。结果表明，S18~S32模型的表现较好且接近，其适用于单站点的模型回归系数、决定系数、均方根误差（RMSE）、相对均方根误差（RRMSE）和模型效率的均值分别为0.975~0.976、0.882~0.886、2.368~2.412 MJ/（m²·d）、0.171~0.175和0.881~0.885。进一步对S18~S32模型进行一般化后发现S18模型仅需3个参数，估算精度较高且稳定性好，推荐该模型为中国无辐射观测区估算日R_s 的通用模型。基于通用S18模型估算R_s 进而计算的ET ₀比FAO56推荐的基于S9模型计算结果精度更高，其RMSE和RRMSE均值分别降低了12.9%和13.9%，因此推荐采用该方法更新FAO56 Penman-Monteith方程中R_s 估算公式。

以具有6个连续节间的沟叶结缕草的克隆片段为实验材料，母株正常浇水，子株分别种在正常含水量的100%、60%、40%和20%的水分条件下，匍匐茎被切断或连接，处理14 d后通过测定子株的生理和生长指标来研究沟叶结缕草的生理整合方向和特点，以期从群体上揭示沟叶结缕草的抗旱机理。结果表明，克隆整合显著降低了水分异质条件下连接子株的超氧阴离子产率、H₂O₂含量、丙二醛含量和相对电导率，其连接子株的过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性也显著低于断开子株，但匍匐茎连接状态对过氧化物酶（POD）活性没有显著影响。克隆整合促进了子株和克隆片段的生长，子株的根冠比也发生了显著变化，但母株的生长没有受到显著影响。综上所述，在水分异质生境下，沟叶结缕草存在着母株对子株的生理整合作用，有助于缓解干旱胁迫对子株的不利影响。

为了探究不同基质和供液频率对温室黄瓜生长的影响，以“德瑞特11”黄瓜为试材，以基质种类A1（草炭∶珍珠岩∶蛭石=4∶1∶1）、A2（细沙∶椰糠=1∶1）、A3（细沙）、CK（园土）和供液频率P1（一天1次）、P2（一天2次）、P3（一天3次）为试验变量，采用完全随机区组的方法，对黄瓜的株高、茎粗、叶面积、叶片SPAD值、果实干鲜质量、果实外观品质进行了监测分析，并基于主成分综合评价法进一步确定了适宜黄瓜生长的基质和供液频率。结果表明：A2P2处理下的株高、果实鲜质量、果实长度和直径均为最优；A2P1处理下的植株茎粗和叶面积达到最大；A2P3处理下的叶片SPAD值和果实含水率达到最高；CKP1处理下的植株株高、叶片SPAD值、果实鲜质量、果实长度均表现最差；CKP3处理下的植株茎粗和叶面积最小；同时通过主成分分析法综合分析得出A2P2处理下的综合得分最高。因此综合考虑黄瓜植株的生长指标、果实干鲜质量、叶片SPAD值、果实外观得出，供液频率为一天2次，栽培基质为细沙∶椰糠=1∶1组合下的种植模式对黄瓜的生长最为有利。

为探讨灌溉与冻结过程中灌区不同类型土地盐分迁移的分异特征，以河套灌区典型试验区内3个代表不同土地类型的试验点为研究对象，采用统计学方法和水盐平衡原理，结合田间连续监测试验，分析了不同时期土壤盐分迁移特征。结果表明：整个试验期非耕地积盐现象明显，尤其是浅表层土壤（0~30 cm）单位面积储盐量平均增加了806.4 g/m²，而耕地则减少了49.7 g/m²。受灌溉淋洗和冻结作用的影响，在监测期内耕地与非耕地呈现不一致的盐分迁移规律，秋浇期非耕地土壤盐分向上迁移，导致70 cm以上土层处于积盐状态，而耕地土壤盐分向下迁移，各层均处于脱盐状态；冻结期通常耕地与非耕地的土壤盐分均向上迁移，但在距离排水渠道较近的情况下盐分从浅层土壤向深层土壤运移。该研究结果可为河套灌区秋浇工作的有效开展和排水脱盐的合理规划提供理论依据。

石斛属植物因其附生生境的特殊性，水分获取困难。为了弄清石斛属植物对干旱胁迫的适应能力，选用3年生金钗石斛和铁皮石斛苗，通过盆栽控水进行干旱胁迫和复水处理，研究了干旱历时20、40、60 d和复水历时10、15、20 d时两种石斛光合作用的变化情况。结果表明：随着干旱时间的延长，金钗石斛叶片净光合速率（P_n ）、气孔导度（G_s ）和蒸腾速率（T_r ）均呈下降趋势，胞间CO₂浓度（C_i ）呈先降低再升高的趋势，复水后，除C_i 外，P_n 、G_s 和T_r 均未恢复到充分供水时的水平；随干旱时间的延长，铁皮石斛叶片P_n 和G_s 呈先升高后降低的趋势，C_i 和T_r 呈先降低再升高的趋势，复水后，P_n 、C_i 、G_s 和T_r 均恢复到了充分供水时以上的水平。同时，金钗石斛和铁皮石斛在干旱早期（40 d前），P_n 与C_i 和G_s 的变化趋势基本一致，P_n 的下降主要由气孔限制引起，而干旱后期（40 d后），P_n 的下降主要由非气孔限制引发。并且，金钗石斛和铁皮石斛叶片水分利用效率（WUE）随干旱时间的延长均整体呈升高趋势，复水20 d时，其日平均WUE分别是充分供水时的4.99和1.91倍。综上，金钗石斛和铁皮石斛均具有较强的抗旱能力，铁皮石斛表现出强于金钗石斛的复水恢复能力。同时，在WUE上，两种植物干旱后复水均表现出一定程度的补偿性增长。并且，通过对干旱胁迫和复水过程光合生理特征的综合分析，初步认为两种石斛属植物均为干旱避免型植物。

通过室内盆栽试验，设置了4组不同盐分处理（1.7、2.5、3.8、5.9 dS/m，记为S1、S2、S3、S4），2种根际促生菌处理[枯草芽孢杆菌bacillus subtilis(BS)和巨大芽孢杆菌bacillus megaterium(BM)]以及对照组（CK，不添加根际促生菌），研究不同盐分胁迫下根际促生菌在对玉米生长特性的影响。结果表明：在4种盐分处理下（S1、S2、S3、S4），根际促生菌BS能够使拔节期玉米株高分别增加8.63%、8.10%、7.01%和5.04%，使玉米平均鲜重分别增加4.46%、22.10%、24.09%、6.84%，对叶面积指数无显著规律影响，使根系Na⁺/K⁺分别降低7.00%、6.90%、5.14%、8.25%，对玉米叶片电解质渗透率并无规律性的显著影响。根际促生菌BM能够使拔节期玉米株高分别增加11.10%、0.54%、12.77%和2.59%，使玉米鲜重增加11.76%、16.85%、10.58%和7.03%，对叶面积指数无显著规律影响，使玉米根系Na⁺/K⁺分别降低11.00%、4.09%、17.07%、4.17%，对玉米叶片电解质渗透率并无规律性的显著影响。因此，添加根际促生菌能够促进盐分胁迫下玉米的生长，提高玉米的耐盐能力。