为进一步揭示淮北平原砂姜黑土和黄潮土裸地冻融期、非冻融期日潜水蒸发变化规律及其与年时段计算结果的差异性，根据五道沟实验站2006~2022年62套原状土（0~5 m）蒸渗仪观测资料，采用非线性最小二乘法，分别提出了两种土质3个时段日潜水蒸发量计算修正公式，并得到潜水蒸发极限埋深阈值h_m 和参数n的取值。结果表明：①两种土质经过修正后的阿维里扬诺夫计算公式计算日潜水蒸发量，较直接用水面蒸发（E ₆₀₁）计算精度提高0.9%~10.2%，其中砂姜黑土计算精度提高0.9%~10.2%。黄潮土计算精度提高3.6%~5.0%；②将潜水蒸发量的计算分成冻融期和非冻融期两个时段来考虑，比直接采用单一年时段潜水蒸发量计算公式，模拟精度有所提高，且两种土质计算精度表现出差异性，砂姜黑土冻融期提升6.6%，非冻融期提升2.8%；黄潮土冻融期提升1.3%，非冻融期提升2.6%；③砂姜黑土和黄潮土冻融期阈值h_m 分别为0.96、1.18，参数 n分别为2.082、2.830；非冻融期阈值h_m 分别为1.39、1.69，参数 n分别为2.236、0.719。采用年时段计算的阈值h_m 分别为1.23、1.66，参数 n分别为2.758、0.740，实际应用时分别取冻融期及非冻融期的值较为合理。

蒸散发是干旱区农业绿洲水分消耗的主要途径，准确估算哈巴河流域实际蒸散发量，分析其时空变化规律，挖掘土地利用变化对实际蒸散发的影响，对流域水资源科学管理和高效利用具有重要意义。基于2000-2020年的MOD16遥感数据集，估算哈巴河流域实际蒸散发量，利用Theil-Sen趋势度及Mann-Kendall检验法，分析流域内实际蒸散发时空分布变化规律，通过土地利用动态度法探究流域内土地利用变化程度，结合实际蒸散发量揭示流域内不同土地利用类型下ET的差异性变化特征，并对流域内耗水特征进行评价。结果表明：①时间尺度上，ET年际波动较大，总体呈增加趋势，年增长率为1.417 7 mm/a；年内变化呈先增后减的变化趋势，季节差异明显。②空间尺度上，ET呈现出显著的空间差异性，呈现北部山区高，南部平原区低，流域中上游高，下游低的分布格局。③不同土地利用类型的平均ET大小表现为林地>耕地>草地>未利用地。④研究区多年平均耗水总量为24.53 亿m³。在大尺度地区，MODIS遥感数据适用性较高。林地、耕地等植被覆盖度较高的区域蒸散发明显高于荒漠区等植被覆盖度低的区域，受人类活动的影响，土地利用类型的变化导致其蒸散发及耗水量也随之改变，耗水量与植被覆盖度密切相关。

针对南方地区水资源时空分布不均、水旱灾害频发且极端气候加剧、农业用水效率不高且面源污染严重等水安全问题，探讨稻田、排水沟、塘堰组成的灌溉排水系统（简称田-沟-塘系统）的调蓄纳洪、协同减污效应，以期为灌区雨洪调蓄和节水减排提供理论参考。从灌区雨洪调蓄实际出发，对当前田-沟-塘系统的国内外研究工作和发展进行总结，对田-沟-塘系统承纳洪水、输水蓄水、优化调水、协同防控氮磷流失等基础理论和关键技术等问题进行阐述，提出了田-沟-塘系统的“虚拟水库”模式及其纳洪效应的模型模拟方法。目前关于田-沟-塘系统调水控水的研究还普遍停留在净化水质单方面效用上，水量调蓄方面则多以研究稻田、排水沟、塘堰单个体的水平衡过程为主，缺少田-沟-塘系统联合调度的系统研究，如何提高灌区粮食生产过程中雨洪调蓄利用仍缺乏系统思维和技术手段。未来的研究要进一步拓展和丰富田-沟-塘系统雨水调蓄利用和协同减污功能，揭示稻田作为“隐形蓄水池”的蓄水潜力以及田-沟-塘系统的调洪削峰减污能力。

系统梳理了灌溉条件下土壤重金属研究的热点问题和特征以及探索了该领域发展趋势以期为后续的研究提供参考。利用COOC13.4和VOSviewer等科学知识图谱工具，以中国知网（CNKI）数据库和Web of Science核心合集数据库（WOS）为数据检索源，对灌溉条件下土壤重金属领域的相关文献进行可视化分析。①英文文献数量比中文明显要多并且二者都呈逐年增加的趋势。我国在该领域研究中占据主导地位（发文量占比最多，达20.15%）。②中文核心期刊主要有《农业环境科学学报》等，英文核心期刊主要有《Environmental Science and Pollution Research》等。③国内本领域研究有明显的团队，团队之间联系较为松散。国外各机构作者国家之间合作频繁。④中文文献中Cd污染、非常规水灌溉、污灌区土壤、源解析、土壤修复依然是大家关注的热点问题。国外开始向更微观层级研究，而中国更倾向于生态环境友好型、废弃物利用和综合种养模式发展。目前环境污染和水资源缺乏的形势依旧严峻，灌溉条件下土壤重金属的研究仍然是当今国内外的研究热点并且未来还会向微观层面、纳米层级等方向将生态友好、废弃物利用和综合种养模式相结合深入发展研究。

针对宁夏引黄灌区传统稻田蒸发量大，盐渍化耕地占地面积广、改良问题难，土地生产力下降等问题。采用水稻滴灌旱作方式，以富源4号（96D10）作为研究对象，通过设置不同土壤水分水平（W1：高100%、W2：中80%及W3：低60%田间持水率）及盐分水平（S1：轻1.2 g/kg、S2：中3.1 g/kg及S3：重5.3 g/kg），探究不同水盐胁迫对水稻产量构成及稻谷品质的影响规律。结果表明，水盐胁迫对水稻产量及品质具有较为显著的影响，其中产量构成因素中，千粒重W3S3较W1S1下降15.89%（2021年）和15.58%（2022年），饱籽率W3S3较W1S1显著下降3.45%（2021年）和4.05%（2022年），单位产量W3S3较W1S1显著下降56.48%（2021年）和63.09%（2022年）；品质方面整精米率W3S3较W1S1显著下降12.65%（2021）和13.56%（2022），垩白米率W3S3较W1S1显著上升164.71%（2021）和122.73%（2022），直链淀粉含量W3S3较W1S1显著下降5.97%（2021）和8.99%（2022），蛋白质含量W3S3较W1S1显著上升53.51%（2021）和61.82%（2022）。综合考虑，在节水目标下，采用滴灌旱作方式种植水稻，保持80%田间持水率加轻、中度盐碱化（≤4.0 g/kg）的土壤环境，可以保持较为接近充分灌溉条件下的产量构成水平和较好的稻谷品质水平。该结论可为宁夏引黄灌区盐碱地可持续利用及水稻的节水灌溉适应性研究提供理论依据。

多情景模拟土地利用演变为大汶河流域土地管理和推动区域高质量发展提供参考。基于大汶河流域1990、2000、2010和2020年土地利用数据，借助动态度和土地利用转移矩阵分析研究区近30年来的土地利用时空演变特征和相关驱动机制，从地理环境、社会经济和交通路网三方面选取12个驱动因子，设置生态保护、耕地优先和经济发展3种情景，利用PLUS模型模拟研究区2030年土地利用空间分布及对比分析各情景模拟差异。结果表明：①近30年来，耕地面积减少明显，达630 km2；建筑用地面积持续增长且增幅较大，占比从8.8%增至16.7%。②2020年土地利用模拟结果Kappa系数为0.89，总精度为93.15%，均高于标准，PLUS模型满足大汶河流域土地利用模拟要求。③综合3种情景模拟结果发现，耕地优先情景下，耕地面积总量得到有效保护，相对限制建筑用地面积的增长，同时生态环境和经济建设都得到较好保障。因此耕地优先情景更符合大汶河流域可持续发展的要求。

探究流域土地利用类型与水文过程的相互作用关系可为变化环境下流域水土资源管理和旱涝灾害预防提供科学依据。基于浏阳河流域1990-2019年土地利用、降雨以及蒸发数据，采用动态度、新型土地利用变化模型、交叉小波分析等方法，分析了流域土地利用的变化特征及其与关键水文要素的相互关系。结果表明：森林面积占流域总面积的69.12%～76.64%，且呈现减少的趋势，而城镇用地则逐年扩张，土地利用的转移主要发生于森林、耕地和城镇用地之间；新型土地利用变化模型可有效挖掘浏阳河流域土地利用类型转化过程中抑制性和倾向性等深层次特征规律，其中，森林向耕地的转化呈现绝对倾向性的转化特征；年降雨量与流域主要土地利用类型无明显线性关系，而蒸发与森林、耕地和城镇用地均存在较显著线性相关关系，年降雨量、年蒸发量与主要土地利用类型之间的灰关联度指标在0.498 2~0.809 7范围内变动，非线性相关关系均较为显著；耕地面积的变化会显著促进年降雨量和年蒸发量的变化，而森林面积则受到流域关键水文要素的显著影响。浏阳河流域土地利用类型发生了变化，且土地利用类型与关键水文要素之间相互作用，相互影响，优化流域土地利用模式，可为缓解流域气象水文灾害开辟新途径。

随着全球变暖的不断加剧，许多地区极端干旱事件频繁发生。为探究广西极端干旱事件发生频率及风险情况，基于1950-2022年逐日降水和气温数据计算的SPEI指数识别干旱事件并依据囊括社会经济数据和农业数据的灾害风险评估理论，使用层次分析法确定指标权重，构建广西干旱灾害风险评估模型，并绘制广西干旱灾害风险区划图。结果表明：干旱灾害危险性指数较高的地区主要分布在百色、玉林、北海等地；环境脆弱性指数以明显的北高南低特征分布，百色、河池、桂林等地脆弱性指数较高，并有向南递减趋势；承灾体易损性指数整体偏低，南宁、桂林及玉林小部分地区最高；防灾减灾能力指数呈西北高东南低的特征分布，高指数地区主要分布在南宁，玉林柳州等地也有零星分布；广西干旱灾害风险总体呈现西高东低、北高南低的特征分布，高风险地区主要在百色、桂林和南宁等地，较高风险地区主要在河池西部、玉林、钦州、来宾、崇左北部和柳州北部，较低风险地区主要分布在崇左南部到北海，贺州到梧州一带。得出了比较精确的广西干旱灾害空间分布情况，可为广西抗旱减灾提供切实依据。

基于2002-2021年我国13个粮食主产区的省级面板数据，运用区位基尼系数和Super-SBM模型对粮食主产区粮食生产集聚度和粮食生产用水绿色效率分别进行测度，在此基础上通过面板模型探究粮食生产集聚对粮食生产用水绿色效率的影响，并利用中介效应模型对路径机制进行检验。结果表明：研究期内我国粮食主产区粮食生产集聚度整体呈上升趋势，粮食生产用水绿色效率呈现“北高南低”的空间分布状态且整体无明显改善。粮食生产集聚度与粮食生产用水绿色效率呈“倒U形”关系，规模化经营和种植结构调整在“倒U形”关系中发挥中介效应且规模化经营的中介效应更大，科技创新的中介效应不显著。因此政府应因地制宜制定合理的粮食生产集聚政策，引导农户、组织及企业适度规模经营，提高种植结构的合理性，建立粮食生产集聚与技术创新的高效联动机制，促进粮食生产用水绿色效率的提升。

分析漓江流域1980-2019年的多时空尺度干旱特征变化，为漓江流域气象预警以及科学减灾等提供理论依据。基于漓江流域6个气象站点1980-2019年逐月降水与气温资料，计算不同时间尺度下的标准化降水蒸散指数，并结合Mann-Kendall检验法、Pettitt突变检验进一步研究干旱突变、干旱频率以及干旱的持续时间。结果表明：漓江流域干旱事件以轻旱和中旱为主，空间上灵川的干旱频率较高，时间上2015年是漓江流域干旱情况的一个突变点。不同时间尺度上，春秋两季逐渐干旱化，而夏季则相对湿润，冬季无明显变化趋势；月与年尺度的SPEI值变化较为平稳。剖析成因，春秋两季的降雨量逐年减少而均温逐年提升造成流域内趋于干旱化，但结合夏季气象资料，年尺度上的降雨与均温均是增长趋势，导致流域内总体上并无干旱趋势且以微弱的速率湿润化。

为探明不同水肥处理对水稻磷素吸收利用、产量和根干重的影响，于2020年5-9月在湖北省漳河灌区开展水稻测坑种植试验，以水稻品种“Y两优957”为试验材料，设置淹水灌溉（W1）和间歇灌溉（W2）2种灌溉模式，常规肥（N1）和缓释肥（N2）2种施肥类型。采集泡田前和黄熟期收割后土样进行土壤全磷（TP）分析，于黄熟期测产，取植株样进行干物质称重，并化验地上部分植株各器官含磷量。结果表明，W2N2处理下水稻产量、磷素收获指数（PHI）、磷肥偏生产力（PFPP）和植株根干重均达最高，分别为8 566.10 kg/hm²、58.25%、214.35 kg/kg、255.47 g/m²；W2模式下水稻产量显著高于W1（P<0.05），分别高出10.85%（N1）和11.03%（N2）；不同水肥处理下水稻各器官含磷量占比均为：穗＞叶、茎，磷素会逐渐在穗部积累；施肥类型相同时，W2模式下植株茎、叶含磷量占比均高于W1，而穗含磷量占比均低于W1；灌溉模式相同时，N2条件下植株籽粒含磷量占比较N1高出4.50%（W1）和1.54%（W2）；黄熟期收割后土壤TP含量均高于泡田前，收割后N2条件下稻田土壤TP含量较N1高出3.70%（W1）和6.25%（W2），收割后W2模式下稻田TP含量较W1高出13.33%（N1）和15.63%（N2）。间歇灌溉配施缓释肥可以有效促进水稻磷素吸收，进而实现增产。

研究秸秆还田及其水肥配套技术，可为秸秆资源化利用和水肥管理提供借鉴。采用桶栽试验，研究秸秆隔层及水氮管理对芥菜光合、产量及水肥利用的影响。对比分析不同秸秆埋深（0 cm、10 cm、20 cm）、灌水定额（17 mm、21 mm、25 mm）和施氮量（230 kg/hm²、287 kg/hm²、344 kg/hm²）耦合作用下对芥菜叶绿素相对含量（SPAD值）、光合参数、荧光参数、产量、干物质量、灌溉水利用效率（IWUE）和氮肥偏生产力（PFPN）的影响效果和变化规律，分析探讨各指标的影响因素及其影响机制，确定芥菜生长的最优秸秆隔层埋深及水氮组合。结果表明，施氮量和秸秆隔层埋深分别为芥菜光合作用（除Ci）、产量、干物质量（除根部干物质量）和PFPN的主、次影响因素，且两者均影响显著（P＜0.05）；高施氮量（344 kg/hm²）和秸秆埋深20 cm可显著提升芥菜光合作用、产量、干物质量和IWUE；灌水定额对IWUE影响极显著（P＜0.01），两者呈反比，但对芥菜其他生长指标影响不显著（P＞0.05）；PFPN与施氮量亦呈反比，秸秆隔层对PFPN的影响优于秸秆覆盖。因此，秸秆隔层埋深20 cm能促进芥菜的生长、产量、干物质量和水肥利用效率的提升，秸秆隔层埋深10 cm效果较差；秸秆还田条件下，80%~120%I_w 对芥菜生长和产量影响不明显；适当增施氮肥可促进芥菜生长及产量提升，但增量20%效果并不显著。综上，秸秆隔层埋深20 cm、灌水定额17 mm和施氮量287 kg/hm²为芥菜生长的最优组合。

探究微喷带水肥一体化条件下冬小麦耗水特性和产量的变化规律，可以为冬小麦适宜的水肥管理制度提供科学依据。2021年10月至2022年6月在河北省石家庄市国家半干旱中心鹿泉综合试验站进行田间试验，考虑了灌水和施氮2个因素，每个因素设置了3个水平，以对照小区达到田间持水量下限（返青~拔节60±2%FC，拔节~成熟70±2%FC）时进行灌水，灌到上限（90%FC），灌水量记为I（W3），3个灌水水平为：W3(100%I)、W2（80%I）、W1（60%I）；设置3个施氮水平为N3（220 kg/hm²）、N2（160 kg/hm²）、N1（100 kg/hm²）。试验结果表明：冬小麦总耗水量在406.00~479.11 mm。冬小麦全生育期耗水量各组成所占比例表现为：土壤供水所占比例最大，48.86%~57.35%；其次为灌水，25.24%~39.38%；最低为降水13.65%~16.11%。冬小麦产量随灌水水平的提高增产1.60%~15.30%，随施氮水平的提高增产1.40%~10.02%。水分利用效率随灌水水平的提高先增后减，在W2处理下得最大值2.03 kg/m³；随施氮水平的提高先增长后趋于稳定，在N2处理下得最大值1.99 kg/m³。氮肥偏生产力随灌水水平的提高先上升后趋于稳定，随施氮水平的提高下降26.25%~49.98%。W2N2相较于W3N3而言在水氮投入均减少20%的条件下，产量无显著差异，且水分利用效率与氮肥偏生产力分别分别比W3N3高6.09%和34.27%。说明节水减氮不会造成产量的显著下降，并能获得较高的水氮利用效率。在本试验条件下，综合考虑冬小麦产量和水氮利用效率，W2N2（80%I，160 kg/hm²）为最佳的灌溉施肥组合。

设施栽培氮肥投入大、残留高，过量氮肥残留导致土壤环境恶化，然而，残留氮也是重要的土壤氮素资源。为研究不同水分调控方案对土壤残留氮分布和再利用的影响，采用¹⁵N同位素标记技术，种植2茬青梗菜，首茬青梗菜设N1、N2、N3共3种施氮水平，分别为150、225、300 kg/hm²的¹⁵NH₂CO₂ ¹⁵NH₂），二茬青梗菜设W1、W2、W3共3种水分下限方案（占田间持水量的百分数），分别为60%、70%和80%，观测不同处理下残留氮的分布、再利用和平衡规律。研究结果表明：N1-N3处理共有72.3、123.6和195.3 kg/hm²的氮肥残留于0~60 cm土体中，主要以矿质态存在。在N1、N2和N3共3种残留氮场景下，均以W2处理根系鲜重最大，分别达到0.182、0.188和0.195 g/株。不同处理以W2N1处理青梗菜残留氮利用效率最高，达到5.4%。在相同土壤氮残留量条件下，W2处理残留氮利用效率显著（p＜0.05）高于W1和W3。前茬施氮量越高，残留氮肥在后茬栽培过程中的损失风险越大；控水下限越高，残留氮更易向40 cm以下土层迁移，总损失量也越大，与W1相比，W3处理残留氮损失量增加了29.9%~66.7%（2.29~6.97 kg/hm²）。推荐70%控水下限作为提升残留氮利用效率的最优水分调控方案。

为了确定和田地区日光温室越冬茬番茄适宜的灌溉指标，进而为该地区设施农业的科学灌溉提供理论依据，于2020年10月至次年4月，以番茄“粉保利”为材料，在新疆昆玉市现代农业科技示范园进行了灌溉试验。设置了4种土壤水分下限处理T1、T2、T3和CK（分别为田间持水率的45%、60%、70%及80%），利用TOPSIS法对滴灌方案进行综合评价优选。研究表明：T3水分下限处理与CK处理相比可提高番茄产量7.5%，T1处理番茄产量最低。随着番茄水分下限升高，灌水量增加，灌溉水利用效率和水分利用效率显著降低。降低水分下限对番茄可溶性固形物（TSS）、可溶性糖、Vc、可滴定酸含量和果实硬度影响显著（P<0.05）。采用TOPSIS法，对番茄产量、水分利用效率、灌溉水利用效率及品质综合评价，得出适宜本地区越冬茬番茄滴灌水分下限最优处理为T3（70%田持）处理。

为了探究生物炭包膜尿素的缓释性能及对土壤固氮的影响，以300、500和700 ℃下制备的杨木生物炭为包膜材料制备了3种生物炭包膜尿素，采用间歇土柱淋溶试验对氮素的释放特征进行分析。结果表明，杨木生物炭对铵态氮和硝态氮具有较好的吸附性能，低温下制备的生物炭对铵态氮吸附效果更好；与尿素相比，施用生物炭包膜尿素土壤的总氮淋溶量减少了9.73%~14.67%，铵态氮淋溶量减少了25.28%~30.36%，硝态氮淋溶量减少了10.34%~18.38%；在同等施氮水平下，生物炭包膜尿素相较于尿素可以显著增加土壤铵态氮和硝态氮的含量。其中，土壤中铵态氮含量增加了66.4%~200.1%，土壤硝态氮的含量增加了477.9%~537.6%。因此，生物炭用作肥料的包膜材料具有广阔的应用前景。