针对土壤质地对高光谱反演土壤盐分精度的影响不明确问题，于2023年4月1-10日在内蒙古河套灌区沈乌灌域共采集了132个不同盐渍化程度的土壤样品，并同步采集了对应的光谱信息，研究了不同盐渍化程度下土壤光谱反射率的变化特征以及不同土壤质地光谱特征与土壤盐分的相关性，探讨了土壤样本适宜的数学变换方法，并筛选敏感波段，建立了基于全部样本以及不同土壤质地下的土壤盐分含量的高光谱反演模型。结果表明：随着土壤盐分含量的增加，高光谱反射率逐渐增大；随着土壤粒度的减小，不同土壤质地下土壤盐分与不同波段的反射率及其相关系数呈先增加后下降的变化趋势。通过对光谱数据进行数学变换后，发现以倒数对数微分、对数微分、平方根微分3种变换效果最佳。通过建立多元逐步线性回归(BPNN)、偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机回归(SVM)以及BP神经网络(BPNN)4种模型，对光谱变换下的盐分含量进行了估算，4种模型的估算精度由高到低表现为：BPNN>SVM>PLSR>MLSR。相较于全部样本的土壤盐分估算结果，考虑不同土壤质地的盐分估算精度均有所提升，其中砂粒质地估算精度R ²由0.918提升到0.962，RPD由3.493提升到4.313；粉粒质地估算精度R ²由0.866提升到0.902，RPD由2.613提升到3.310；黏粒质地估算精度R ²由0.876提升到0.926，RPD由2.651提升到3.953，且在3种土壤质地背景下建立的模型均达到了出色模型的标准。说明在考虑土壤质地的前提下进行含盐量的高光谱反演，有利于提升反演精度。

植被净初级生产力（NPP）是区域生态系统保护及生态环境治理的重要参考指标，针对拜城盆地植被NPP时空变化特征及其与气候变化的响应关系不明这一问题，利用STARFM时空数据融合模型，估算拜城盆地30 m空间分辨率的植被NPP，同时使用Sen斜率估计及M-K检验，分析植被NPP的时空变化趋势特征，并通过偏相关系数法量化气候要素的影响程度。结果显示：时间上，研究区2000-2020年植被NPP均值为152.1 g/（m²?a），总体呈不显著下降趋势；空间上，植被NPP值表现为南北高，中部河谷区域低，其中69.03%的区域呈不显著变化，11.44%呈显著增加趋势，19.53%呈显著减小趋势；研究区植被NPP变化与降雨总量、太阳辐射总量呈正相关，与平均气温呈现负相关关系，其中，太阳辐射是影响植被NPP变化的主导因素。研究结果表明：改进的CASA模型对于模拟研究区植被净初级生产力具有较好的适用性，有助于更好地揭示拜城盆地NPP的变化特征及驱动因素，并为估算与定期监测中小尺度区域的NPP提供了新方法。

土壤水分是联系农业、生态和水文领域的重要环境变量，而卫星遥感是监测地表土壤水分的重要手段之一。针对微波遥感空间分辨率不足和光学遥感受云雨天气影响的问题，基于Landsat 8和MODIS光学影像、SMAP微波以及CLDAS再分析等多源数据，联合增强型自适应时空融合算法和随机森林模型对土壤水分进行定量反演，获得了绿洲灌区高时空分辨率田块尺度(30 m)土壤水分。结果表明：通过ESTARFM时空融合算法可有效获得日尺度30 m分辨率归一化植被指数(NDVI)，融合后的NDVI与原始NDVI空间纹理特征一致，两者的相关系数(R)在0.85以上，均方根误差为0.05~0.08，融合效果较好。基于地表温度、NDVI、增强植被指数、叶面积指数、再分析土壤水分产品多特征参数组合下的随机森林模型反演效果最优，获得的高时空分辨率田块尺度土壤水分能够反映其时空变化，相关系数和均方根误差分别达到0.82和0.037 cm³/cm³。该方法可为灌区灌溉面积识别、旱情监测等提供技术支撑。

衬砌渠道周围的水分与温度场分布存在明显差异，此范围内渠基土在水热两场耦合作用下冻胀有明显不同。基于这种差异，开展渠基土在不同水分、温度条件下冻胀率试验研究。结果表明：在不同温度条件下，土体冻胀率随温度的变化过程可分为2个阶段，当温度从0 ℃降至-5 ℃左右时，在此阶段产生的冻胀率约占整个冻胀过程的50%~80%，冻胀率与温度线性关系明显。随着温度继续降低，2者非线性关系明显。在无补水情况下，相同温度条件下的土体，初始含水率越大，所产生的冻胀率越大；初始含水率25%和35%的土体产生的冻胀率均为初始含水率15%土体的1倍到2倍以上。当土体在冻胀过程中有水分补充时，其冻胀率与水分变化线性关系明显，初始含水率越大的土体产生的冻胀率增量越大，初始含水率25%、35%的土体冻胀率增量均为15%土体的2倍以上。提出的水热耦合条件与渠基土冻胀率的多元非线性关系与试验数据吻合较好。建立数值模拟模型，对衬砌渠道不同位置处冻胀作用分布与变形进行计算与分析，结果表明：温度越低、水分越大，衬砌渠道所受到的切向冻胀力与法向冻胀力越大。水热变化差异越大时，土体冻胀导致的衬砌渠道冻胀变形越显著。

为探究压力对地下滴灌管渗水性能的影响，针对一种新型地下灌水器进行了不同工作压力下（0.02~0.18 MPa）自由出流的水力性能测试及0.02 MPa、0.05 MPa 2种压力条件下的室内土箱入渗试验，分析灌水器变异系数、流态指数及灌水均匀度随压力的变化规律以及入渗湿润锋运移规律。结果表明:自由出流条件下，灌水器流量变异系数为0.01，压力与流量关系式为 q = \mathrm{6.549} \text{?} \mathrm{17} \text{?} h^{\mathrm{0.521}}；流态指数x为0.521，灌水器对压力变化的敏感度较高；灌水均匀度系数均大于0.8。室内土箱入渗试验时，相同灌水器埋深下，压力越大，湿润锋运移速度越快，等时间内所形成的湿润体体积也越大，湿润锋在各方向水分运移距离与时间呈幂函数关系。

为了综合考虑管网投资和水压分布，合理进行管网布置和管径选择，以满足管网的经济性和可靠性，使自压滴灌管网系统达到投资最低和灌水均匀度最高的目的。以管网投资最低（管网经济性）和节点富余水头均值最小（管网可靠性）为目标，建立了自压滴灌“梳子”形和“丰字”形田间管网系统的多目标优化数学模型，提出了混合和谐搜索算法求解多目标优化模型的方法和步骤。以新疆某自压滴灌工程为例，采用该方法对其田间管网系统进行优化，优化方案的管网总投资为47.63万元，与原设计方案相比降低了9.86%；管网节点富余水头均值为8.87 m，与原设计方案相比降低了28.37%。该优化设计方法得到的优化结果，不仅节省投资明显，而且节点富余水头均值显著减小，说明管网系统的压力偏差小，灌水的均匀度显著提高。优化结果表明，混合和谐搜索算法收敛速度快，计算精度高，在自压滴灌管网的多目标优化设计中具有很好的应用价值。

探索膨润土对沙地土壤性质及结构、朝天椒农艺性状及产量的影响，为膨润土用于沙地土壤改良应用提供理论依据。于2023年在内蒙古自治区鄂尔多斯市杭锦旗巴拉贡镇山湾村开展膨润土治理沙化耕地大田试验，试验按膨润土施量共设置6组处理，分别为：0(CK)、15.0 t/hm²(A1)、22.5 t/hm²(A2)、30.0 t/hm²(A3)、37.5 t/hm²(A4)、45.0 t/hm²(A5)，研究不同膨润土施量对土壤理化性质及结构和朝天椒农艺性状及产量的影响。结果表明：与对照相比，施用膨润土能够显著改善土壤性质、有效调整土壤结构。膨润土的施用提高了朝天椒生育期内土壤含水量、总孔隙度、CO₂通量、WR_{>0.25 mm}含量、pH和电导率；降低了生育期内土壤容重，协调了生育期内土壤三相比例，改善土壤固液气结构。在生育期内膨润土施量与土壤总孔隙度呈极显著正相关，与土壤容重呈极显著负相关。施用膨润土有效促进了朝天椒的生长发育，显著提高朝天椒产量。以A3处理朝天椒产量最高，较对照增产61.2%。膨润土作为土壤改良剂能够有效改善土壤性质，调整土壤结构，提高土壤持水能力和朝天椒产量。综合不同施量对土壤指标及朝天椒产量的影响，研究认为30.0 t/hm²为该试验区2023年适宜施量。

黄河下游冲积平原区是我国重要的粮食生产基地和工业集聚地，该地区土壤水力学参数的获取，对于保障用水安全和指导农业生产具有重要意义。为建立黄河下游冲积平原区的土壤水分特征曲线传递函数（PTFs），以河南省兰考县闫楼乡作为黄河下游冲积平原试验区，基于多元非线性逐步回归和单因素扰动方法，建立了包气带土壤水分特征曲线的PTFs，并分析了影响因素敏感性。研究结果显示，实测土壤水分特征曲线以及土壤理化性质参数呈现较强变异性，所建立的PTFs精度良好，具备应用推广价值。多元回归结果表明，土壤颗粒组成是本文PTFs的主要影响因素，其中黏粒含量对PTFs最为敏感，砂粒含量次之，粉粒含量最弱。在其余5个土壤理化特性中，对PTFs的相对敏感的因素是pH值和分形维数。研究表明，土壤物理化学性质与土壤水分特征曲线模型参数的关系复杂，并非一般线性或单调关系。尽管土壤物理化学性质参数可以提高PTFs精度，但土壤颗粒组成是影响土壤水分运动的根本原因，其作为构建PTFs的关键因素不可忽略。在实际应用中，PTFs使用者可根据所掌握数据的实际情况，结合影响因素敏感性，决定影响因素的取舍。

保水剂和蒸腾抑制剂的应用对玉米高效生产发挥着重要作用。为探究保水剂和蒸腾抑制剂对玉米生长和土壤水肥耦合的影响，在内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗河南乡小石砭村进行田间试验。试验共设置4个处理，分别为灌水定额为30 mm并且施加保水剂（C1）、灌水定额为37.5 mm并且施加保水剂（C2）、灌水定额为45 mm并且施加蒸腾抑制剂（C3）和灌水定额为45 mm并且不施加试剂（CK）。结果表明：①保水剂和蒸腾抑制剂能有效提升土壤保水能力，与CK相比，C1、C2和C3处理下玉米生育期平均土壤含水率分别提升6.61%、11.94%和4.05%。②保水剂和蒸腾抑制剂能有效提升玉米株高，其中拔节期玉米株高提升率最高，C1、C2和C3较CK分别提升9.40%、17.45%和6.04%。③玉米的茎粗随着生育期的推进呈现出先快速增长后缓慢增长再略微减小的趋势，快速增长期为拔节期，拔节期相比于苗期茎粗平均增长率为60.21%。④保水剂的施加可以增加土壤肥力和土壤水肥之间的协同关系，C2相比于CK土壤全氮、有效磷、速效钾、缓效钾和有机质含量分别增加37.57%、82.76%、88.66%、1.31%和37.83%；土壤水肥耦合度和耦合协调度分别增加77.74%和52.79%。综上所述，施加保水剂和蒸腾抑制剂可有效改善土壤水分状况，促进玉米生长发育，较不施加任何试剂的处理有明显优势。

为探究SIMdualKc模型在南方丘陵区油茶林地的适用性，利用2 a油茶的野外实测生长季数据，率定和验证了双作物系数SIMdualKc模型在南方丘陵区油茶林地的各参数。率定后作物系数K _cbini=0.9，K _cbmid=0.92，K _cbend=0.77，土壤含水率验证结果R ²为0.918~0.979，MAE为0.019~0.021，RMSE为0.021~0.026，EF为0.876~0.957。通过叶面积指数数据输入方式的模拟效果比较，得出日变化叶面积指数模拟效果稍好，确定了Logistic生长函数计算得到叶面积指数的可靠性与适用性，并校准了油茶在水分胁迫条件下土壤含水率的模拟值。油茶夏梢期末以及秋梢期容易产生水分胁迫影响，2021年水分胁迫系数K的范围为[0.478,1]，2022年为[0.182,1]。将水量平衡法计算得到的蒸散量作为实测值与模拟值进行比较，两者具有良好的一致性，R ²为0.52~0.61。研究结果可为南方丘陵地区油茶林地针对夏秋季节易发生高温干旱的自然灾害制定高效节水的灌溉制度提供理论依据。

禾本-豆科间作具有提高作物的水分利用效率，优化土壤水分分布，促进作物生长等优点。基于禾本-豆科间作下的光能利用、氮素利用、耗水量、水分利用效率、种间关系，综述了禾本-豆科间作水分利用的特点和机理。通过与土壤改良、不同灌溉方式，智能检测技术相结合，分析了目前禾本-豆科间作模式下水分利用的不足之处。结果表明，目前禾本-豆科间作水分利用效率方面的研究主要侧重于作物搭配、空间布局和耕作方式，可与灌溉管理和土壤改良结合，利用智能检测设备，实时精准的对作物、土壤和环境等因素进行监测，以便进一步了解作物生态生理过程，水分迁移规律以及不同种间的竞争和互补性的协同作用，以便形成禾本-豆科间作水分高效利用管理模式。

为探求温室番茄合理的水-沼液一体化非充分灌溉模式，于2021年3-7月和9-12月在甘肃省兰州市七里河区温室开展两季试验研究。应用水-沼液一体化穴灌技术在番茄3个生育期（苗期、开花坐果期和果实成熟期）设置高水低肥（充分灌溉）、中水中肥（轻度亏缺）、低水高肥（中度亏缺）3个水-沼液一体化非充分灌溉施肥水平，分析不同处理对番茄产量、灌溉水利用效率及品质的影响。构建了番茄综合品质递阶层次结构模型，并运用近似理想解（TOPSIS法）得到番茄综合品质评价值。同时，将番茄的产量、灌溉水利用效率、综合品质作为番茄综合效益的评价指标，应用组合评价法获得不同处理下番茄综合效益评价值。结果表明：T8处理（3个生育阶段均采用中水中肥）番茄单株产量最高为5.612 kg（2021年春）和5.032 kg（2021年秋）；T9处理（3个生育阶段均采用低水高肥）番茄灌溉水利用效率最优为0.173 kg/L（2021年春）和0.171 kg/L（2021年秋）；T8处理的番茄果形比、糖酸比、可溶性固形物、维生素C、可溶性蛋白质、果实含水率均为最高，番茄可溶性糖、可滴定酸和硬度最大值分别出现在T9、T4（苗期采用中水中肥，开花坐果期采用加低水高肥、果实成熟期采用高水低肥）和T3（苗期采用中水中肥、开花坐果期采用高水低肥、果实成熟期采用低水高肥）处理；两季试验中番茄综合品质评价和综合效益结果最好的均为T8处理。

滴灌工程作为干旱区绿洲灌溉农业增产增收的一项革命性技术工程，对农业生产和生态环境产生着深远影响。为了有效评估滴灌工程对农业生产能力的影响，将沙雅县作为研究区域，利用归一化差异植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）数据集、气象数据集和土地利用/覆被变化（Land Use/Cover Change, LUCC）数据集，对滴灌工程在建设与运行期间（2014-2022年）的县域NDVI及耕地面积时空变化进行分析。结果表明：①2014-2022年，全县耕地面积增加了83.83 km²，其中滴灌工程区占比71.22%。②滴灌工程区耕地NDVI平均增长率为0.44%/a，而非滴灌工程区耕地NDVI平均增长率仅为0.30%/a，滴灌工程区耕地NDVI变化较为明显。③滴灌工程实施后，年降水量降低了42.48%，然而县域NDVI却呈现出“增加—平缓—增加”的变化特征，平均增速为0.27%/a，平均增长11.53%。农业生产能力没有降低反而增加。滴灌工程的实施，不仅促进了土地流转与规模化经营，田块的破碎化程度降低，显著扩大了有效耕地面积，更重要的是县域农业产能（NDVI）与节水抗旱能力显著提升，沙雅县整体农业生产能力得到提高。因此，滴灌工程对于提高干旱区农业生产能力和生态环境具有重要意义。

为分析不同参考作物蒸散量估算方法在淮北平原的适用性，以FAO56 Penman-Monteith（FAO56PM）模型为标准，基于五道沟实验站2009-2022年气象观测数据，选取6种统计指标，从日、月尺度综合分析。结果表明，所有方法中，日尺度下FAO24Penman（FAO24PM）法、1996 KiM-Berly Penman（K-P）法、Pristley-Taylor（P-T）法最优，月尺度下FAO24PM法、P-T法、Debruin-Keijman（D-K）法最优；综合法最优，其次依次为辐射法、质量传输法和温度法；综合法中FAO24PM法最优，辐射法中P-T法最优，温度法中FAO24BC法最优，质量传输法中Mahringer法日尺度下最优，Trabert法月尺度下最优。因此，当数据资料充足时推荐FAO24PM法，资料不齐全时推荐P-T法、FAO24BC法、Mahringer法（日尺度）或Trabert法（月尺度）。

干旱作为影响社会经济发展的自然灾害之一，探究中国干旱时空变化特征，对干旱预防和策略制定具有重要意义。以1979-2020年中国7个区域的标准降水蒸散指数（SPEI）网格数据作为基础，应用干旱频率和强度指标，结合改进的Mann-Kendall检验（MMK）方法和滑动时间窗口法，分析不同时间尺度（1个月、3个月、6个月、12个月）下的中国干旱时空特征。结果表明：在空间上，青藏高原、内蒙草原地区、西北荒漠地区、东北湿润半湿润温带地区的干旱程度更为突出；干旱频率随SPEI时间尺度增大而减小，随干旱等级（SPEI-3、SPEI-6以及SPEI-12尺度）的增加而减少；中国空间趋势变化为西北荒漠地区、青藏高原、内蒙草原地区、华中华南湿润亚热带地区北部、华北湿润半湿润暖温带地区南部、东北湿润半湿润温带地区具有显著干旱化趋势，青藏高原和东北湿润半湿润温带地区均具有明显的干湿差异。在时间上，西北荒漠地区的SPEI-1～SPEI-12尺度、青藏高原的SPEI-1～SPEI-12尺度、内蒙草原地区的SPEI-1～SPEI-12尺度、东北湿润半湿润温带地区的SPEI-6和SPEI-12尺度、华中华南湿润亚热带地区SPEI-1、SPEI-3和SPEI-12尺度的干旱较为突出。研究结果可为中国干旱预防和影响评估提供一定参考依据。

为了摸清采用不同施量的植物营养素（复合寡糖）和灌溉定额对温室水果番茄生长、产量、品质及土壤酶活性的影响。试验在温室中种植水果番茄品种“嘉红100”，设置3个灌溉定额：5 550 m³/hm²（W1）、6 375 m³/hm²（W2）、7 200 m³/hm²（W3）和3个复合寡糖施用量：168 g/hm²（P1）、336 g/hm²（P2）、504 g/hm²（P3），CK处理作为对照组，总共10个处理，测定并分析不同处理对水果番茄生长、产量、品质和成熟期土壤中相关酶活性的影响。结果表明，灌溉定额和复合寡糖对水果番茄的生长有着一定的促进作用。水果番茄产量和灌溉水利用效率随着灌溉定额和复合寡糖的增加而增加，灌溉定额过高，会导致品质降低。在试验条件下，当灌水定额一定时，复合寡糖施用的越多，对产量和品质的提升越有利。对于土壤中的脲酶，复合寡糖用量的增加会提高其酶活性，P3用量的复合寡糖效果最好，灌溉定额过多会降低其活性；对于蔗糖酶，W2P1处理的蔗糖酶活性最高，酶活性随灌溉定额的增加先升高后降低。综上所述，推荐宁夏吴忠地区温室水果番茄种植采用的水-植物营养素耦合模式为W2P3（灌溉定额6 375 m³/hm²，复合寡糖504 g/hm²）。