研究不同生育期水分胁迫对葡萄叶绿素相对含量、叶绿素荧光特性和产量的影响，探究葡萄不同生育期水分胁迫下的叶绿素荧光响应调节机制，指导葡萄生长的灌水策略。以3 a生鲜食葡萄“玫瑰香”为供试材料，采用滴灌的灌水方式，设置了6个水分胁迫处理（全生育期胁迫、萌芽期胁迫、新梢生长期胁迫、开花期胁迫、膨大期胁迫、着色期胁迫）和1个对照处理（充分灌溉田间持水量的90%）。结果表明：水分胁迫降低了葡萄叶绿素相对含量、Fv/Fm（最大光化学效率）、Y _（2）（光化学量子产量）、q^N （非光化学淬灭系数）、q^P （光化学淬灭系数）、ETR（电子传递速率）等光合叶绿素荧光参数指标，复水后均有所恢复，但全生育期和膨大期水分胁迫对植株造成了不可逆的影响，显著降低了果实单粒重和穗重，导致减产13.53%和11.70%；而萌芽期水分胁迫并未显著降低叶绿素相对含量，最终实现增产9.87%。萌芽期水分胁迫复水后会引起生理指标的反弹，实现葡萄的节水增产。

为探究达拉特旗黄河南岸灌区向日葵根系吸水来源及其利用策略，通过测定达拉特旗黄河南岸灌区向日葵木质部水及其各种潜在水源（降水、土壤水和地下水）的氢氧同位素组成（δD和δ¹⁸O），利用直接对比法和MixSIAR模型研究对比不同灌溉制度下向日葵不同生育期水分来源及各水源利用差异。结果表明，向日葵在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期的吸水深度分别在0~30、0~50、0~70和30~90 cm土层。不同灌溉量下，向日葵的主要吸水层具有一定的差异。0~10、10~30、30~50、50~70、70~90 cm深度土壤水和地下水对向日葵平均贡献比例分别为22.17%、17.99%、18.74%、14.68%、15.97%和10.45%。通过相关性分析，50 cm以下土层水分贡献对产量提高有利，0~10 cm土壤水、30~50 cm土壤水和地下水利用对灌溉水利用效率具有正相关关系。设置灌溉定额为187.5 mm时能显著提高产量，灌溉定额为100 mm时，能显著提升灌溉水利用效率。

为探究不同灌溉定额条件下复合寡糖对青贮玉米土壤养分、酶活性及产量品质的影响，采用两因素三水平完全随机设计试验。大田滴灌试验于2022年在宁夏吴忠市利通区高闸镇进行。设置3个灌水水平W1（2 100 m³/hm²）、W2（2 700 m³/hm²）、W3（3 300 m³/hm²）以及3个配施复合寡糖水平P1（42 g/hm²）、P2（63 g/hm²）、P3（84 g/hm²），以当地生产无复合寡糖处理作为对照组（CK），共10个处理。结果表明：①全氮含量随着生育期的变化呈现先降低后增长的变化趋势，在抽雄期表现最差；②全生育期土壤脲酶活性表现出“增长-减小-增长”的变化趋势，吐丝期酶活性表现最差；③灌水定额和复合寡糖对青贮玉米产量影响显著（P < 0.05），其中W3P3处理表现最优，较CK处理增产16%；④灌水、复合寡糖2者的交互作用对青贮玉米品质影响显著，W1P3处理表现最优，酸性洗涤纤维、粗灰分、粗脂肪、粗蛋白较CK分别增加15.1%、45.96%、27.54%、14.98%；应用TOPSIS模型综合评价表明，灌溉定额3 300 m³/hm²，复合寡糖施量84 g/hm²可作为该地区最优灌水定额和复合寡糖施用策略。

为探明水氮耦合对枸杞冠层结构及产量的影响，揭示枸杞冠层结构与蒸散、氮消耗的互馈机制，于2014-2015年以4 a树龄的“宁杞1号”为研究对象，设置4个水平灌溉定额（W1：2 277 m³/hm²、W2：2 593 m³/hm²、W3：2 856 m³/hm²及W4：3 160 m³/hm²）及3个水平施氮量（2014年N1：501 kg/hm²、N2：668 kg/hm²及N3：860 kg/hm²；2015年N1：620 kg/hm²、N2：854 kg/hm²及N3：1 092 kg/hm²），对比分析不同水、氮条件对枸杞冠层结构及产量的影响。结果表明：2 a均表明W3N2处理枸杞叶面积指数（LAI）和平均叶倾角（MTA）较大，其中LAI为2.46（2014年）和2.86（2015年），较其他处理（除2015年W2N1外）提高了2.9%~80.1%（2014年）和4.7%~48.9%（2015年），MTA为45°（2014年）和50°（2015年），较其他处理增加了7.1%~40.6%（2014年）和6.4%~28.2%（2015年），该处理透射率（DIFN）在各处理中居中，介于0.25~0.35；2 a试验结果均W3N2处理产量最高，分别为2 599.9 kg/hm²（2014）和4 621.7 kg/hm²（2015），与其他处理相比提高了42.5%~65.7%（2014）和0.5%~15.9%（2015）；蒸散量（ET _a）随LAI和MTA增加而增加，但LAI超过3时，就会抑制冠层蒸散；LAI趋于3、MTA和DIFN分别介于45°~50°和0.25~0.35时，枸杞碱解氮消耗较大，2014年和2015年分别为883.4 kg/hm²和1 001.1 kg/hm²。综合分析，在枸杞理想冠层和最大产量目标下，灌溉定额为2 856 m³/hm²，4 a树龄施氮量为668 kg/hm²，5 a树龄施氮量为854 kg/hm²，有利于枸杞冠层结构生长发育且会获得理想的产量，研究结果可为宁夏枸杞水肥管理及冠层结构调整提供理论依据。

为探讨全膜覆盖下滴灌量对河西灌区青贮玉米光合特性及产量的影响，以甘肃省河西灌区W₁（节水30%）、W₂（节水20%）、W₃（节水10%）、W₄（传统灌水）4种滴灌处理下青贮玉米为研究对象，分析不同滴灌处理下青贮玉米关键生育期光合生理特性、水分利用效率及产量的变化特征。结果表明：①除拔节期外，W₃、W₄处理下青贮玉米叶片净光合速率（P_n ）、蒸腾速率（T_r ）和气孔导度（G_s ）均显著高于W₁和W₂处理（P<0.05），而W₃和W₄处理间无显著差异。②抽雄期至成熟期，W₁、W₂处理下青贮玉米叶片光合水分利用效率（WUE）显著高于W₃和W₄处理（P<0.05），但拔节期内，W₃处理下青贮玉米WUE显著高于其他处理。③在不同生育期、不同滴灌处理下，青贮玉米叶片的P_n 、T_r 、G_s 和胞间CO₂浓度（C_i ）都呈现明显的光合日变化特征；W₃、W₄处理下各光合特征的日变化幅度、峰高、峰值与W₁和W₂处理之间存在显著差异（P<0.05）。④与W₁和W₂处理相比，W₃和W4处理显著增加青贮玉米茎重、穗重及生物产量（P<0.05），但相对于W₃处理而言，W₄处理对青贮玉米产量及其构成因素的影响并不显著。综合青贮玉米产量与光合特性、水分利用效率的表现，在全膜覆盖的传统施肥条件下，滴灌量在5 535 m³/hm²时青贮玉米的产量最佳。

为探究农村生活污水资源化处理的可行性，采用微氧生物接触氧化法联合尾水农灌对模拟农村生活污水中的氮磷及有机物进行处理，测定了运行参数对微氧生物接触氧化法处理效果的影响，并探讨了尾水农灌对农作物品质、地下水、土壤的影响。结果表明，在系统溶解氧为微氧条件（0.5±0.2 mg/L）时，水力停留时间（HRT）和温度均对生物接触氧化法的处理效果有明显的影响，当HRT为4 h以上以及温度在30 ℃或20 ℃时，COD去除率大于73.32%，出水COD浓度均能满足所有作物灌溉要求（＜100 mg/L），而NH₄ ⁺-N、TN和TP的去除率均低于50%，有效保存了部分氮磷资源。利用尾水灌溉可有效提高作物产量，同时维生素C含量、还原性糖含量并未发生明显降低，硝酸盐氮含量未超出食用标准。灌溉下渗水不会对地下水造成污染，另外农灌后土壤质地相较灌溉前有所改善，pH由4.96上升至5.78，电导率由1.925 mS/cm降低至1.803 mS/cm，土壤酸化改善且盐渍化程度降低，土壤肥力仍维持在一级水平。利用微氧生物接触氧化池尾水进行灌溉，不但能有效去除其中的污染物质，而且可以利用其中的氮磷资源，为农村生活污水的资源化处理提供理论依据。

为了探明盐碱地不同农田排水再利用措施对区域水盐运移转化的影响，以河套灌区永联试验区为研究区，对研究区2017-2018年夏灌秋浇期明沟排水、集水井水水质进行定位监测，采用SWAP-WOFOST模型对土壤0~40 cm水盐量和大田玉米、向日葵产量进行校核与验证，根据研究区灌排条件设置明沟排水再利用情景（渠水∶井水∶沟水=4∶3∶3、5∶3∶2、6∶3∶1）与集水井水再利用情景（渠水∶机井水∶集水井水=4∶3∶3、5∶3∶2、6∶3∶1），以土壤脱盐率（SDR）和水分生产率（WIDP）为评价指标对情景模拟结果进行评价。结果表明，SWAP-WOFOST模型能较好地模拟河套平原土壤水盐变化与作物生长过程，R ²分别大于0.73、0.63、0.65。明沟上下游水体缺乏连通性，其水质空间差异性较大，研究区不同土地利用蒸散发量、产量及盐分浓度受灌排措施与地下水埋深影响显著，在灌水不利的区域土壤盐分浓度较高，地下水埋深较浅，蒸散量较大，是导致作物产量降低的主要原因。情景模拟结果表明，集水井水再利用相较于明沟排水具有更好的积极作用，随着明沟排水再利用的比例增加，土壤含盐量成上升趋势，分别增加3%、6%、11%，同时DIWP无明显变化，表明明沟排水基本不适用于农田回灌；集水井水再利用降低了农田地下水埋深，有利于降低耕层土壤EC（R ²=0.81），土壤脱盐率可提升至36.2%~41.8%。

韧性与效率是可持续发展的两个核心要素，统筹农业水资源生态韧性和用水效率协调发展，对于推动黄河流域生态治理和农业高质量发展具有重要现实意义。利用熵权-Topsis法、超效率SBM模型对黄河流域农业水资源生态韧性与用水效率进行测度，构建耦合协调度模型分析两者间的协调发展水平，借助核密度估计、ArcGIS图示法、Dagum基尼系数和空间自相关考察耦合协调度的时空演变格局及空间集聚效应，并运用地理探测器模型识别其驱动因素。结果表明：①时空演化上：2007-2021年全流域耦合协调度均值呈现先降后升的“U”形演化趋势，良好协调区呈现由点到片、由北至西南、由外围向内部蔓延的空间格局。②区域差异上：中游区域内差异扩大，上游和下游区域内差异缩小但两者区域间差异最大。③空间集聚上：偏向于随机分布且空间集聚较弱，未形成连片效应。④驱动因素上：自然灾害、研发投入与产业发展是协调发展度的主要影响因子。针对协调演化发展现状，提出“中心带动边缘”、“技术协同管理”、“政府结合市场”的一体化、系列化、多元化发展策略。

近年来，氮素超标严重影响了河流水环境质量，造成水质恶化与水体富营养化，已经成为我国河流的主要水污染问题。水闸升降引起的河流水动力条件变化会对河流中不同形态氮素的迁移转化产生影响，进而影响不同形态氮素的降解系数。以山西省丹河为研究对象，探究水闸运行下氮污染物的迁移转化与降解机制。研究成果表明，NH₄ ⁺-N降解系数与河流流速相关性显著，线性回归方程为：K（NH₄ ⁺-N）=5.894 v-1.753 (R=0.867，p<0.001)；NO₃ ^--N、NO₂ ^--N和TN的降解系数均与河流流速的相关性不显著。顺直河段开闸放水期间，NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N、NO₂ ^--N和TN的降解系数比闸门关闭期间高出0.37 d^-1、0.43 d^-1、0.24 d^-1、0.72 d^-1；弯曲河段开闸放水期间，NH₄ ⁺-N的降解系数比闸门关闭期间减少0.4 d^-1，NO₃ ^--N、NO₂ ^--N、TN的降解系数比闸门关闭期间高出0.67 d^-1、0.42 d^-1、0.87 d^-1。开闸放水和闸门关闭时，NH₄ ⁺-N浓度在河流行进过程中表现为在顺直河段减小，弯曲河段增大；NO₃ ^--N浓度和总无机氮浓度则在顺直和弯曲河段都不断减少；开闸放水较水闸关闭状态，河流在行进过程中总无机氮浓度下降更快，有利于无机氮的去除。研究成果有助于揭示水闸运行下河流的脱氮机理，可以通过优化水闸运行，提高河流氮污染物降解系数。

为了探究不同生物炭添加量对节水灌溉稻田土壤磷素迁移转化的影响，该研究采用田间试验和室内化验分析相结合的方法，研究了生物炭施用对节水灌溉稻田0~60 cm土壤AP、TP含量的迁移转化规律，分析了生物炭对稻田土壤磷素吸附解吸的影响。结果表明：土壤AP、TP含量随土层的加深呈先增后减或一直减小的趋势，生物炭施用使节水灌溉稻田土壤AP含量和PAC值（0~10 cm）提高了28.27%~73.63%和24.64%~61.98%，使土壤TP含量低了3.51%~5.23%。施用的生物炭主要作用于浅层土壤，提高了浅层土壤AP含量，减小了土壤TP含量，说明生物炭促进了浅层土壤磷素的活化，将矿物态磷和有机磷转化为易被作物吸收的磷形态。另外，生物炭添加降低了土壤磷吸附量，增大了磷解吸量，且生物添加量越高效果越明显。Langmuir方程和Freundlich方程均能成功拟合土壤磷等温吸附曲线，拟合结果表明，生物炭添加从吸附强度和吸附容量2方面降低了土壤吸附磷的能力，但8%生物炭添加可能会增大土壤磷吸附容量。生物炭添加通过促进浅层土壤吸附态磷的释放，影响了土壤磷活化系数，进而影响浅层土壤的吸附解吸。研究结果可为稻田磷资源的可持续利用提供科技支撑。

灌区是国家水网建设的重要内容，精准量测和控制过闸流量过程是灌区用水管理的关键。为实时获取高精度的平板闸门过流量，以物理试验为基础，首先采用仿真模型分析了不同工况下闸前闸后流线与流速分布、水深-流量变化关系，其次，以仿真模型的模拟结果作为训练集，采用基因表达式编程算法（Gene Expression Programming，GEP）构建了融合闸前/后水深与开度的闸门过流量算法，并以更多的仿真模型模拟结果作为测试集，对比分析了该算法的性能。结果表明：①fluent数值模拟能在不同闸门开度和流量组合下重现复杂流线和流速分布过程，且模拟的流量过程与实测结果拟合良好，但效率低下，无法满足实际闸控的实时性需求；②GEP算法能够保持仿真模型的精度，且能达到实时计算；③与存在多个率定参数的经典闸孔出流分段公式相比，无任何率定参数的GEP算法的精度更高；④以仿真模型的模拟结果为基准，GEP算法比BP神经网络的精度更高、泛化性更好。因此，GEP算法更适宜平板闸门过流量的计算，可为灌区用水管理提供技术支撑。

为探究坡度及顺、逆坡管长对滴灌管出水量和滴灌均匀度的影响，选取内镶贴片式滴灌管为试验对象，以坡度和顺、逆坡管长为试验因素，比较了上述3个因素在不同水平下的滴灌管出水量和滴灌均匀度。结果表明在滴灌管入水口处出水量最大；随着距入水口越远出水量呈下降趋势；顺坡管长布置越长会导致滴灌均匀度越低；通过建立函数模型进行寻优结合大田应用在3种不同坡度下所能获得的最大滴灌均匀度分别为：0.981 2、0.896 6和0.900 6。在坡地双向布置滴灌管时，为了获得较高的滴灌均匀度，选择合适的顺、逆坡管长组合尤其重要，应在上述函数模型获得最大均匀度时顺、逆坡管长相差较小的范围内选取，以保证滴灌均匀度满足要求。

明确土壤蒸发的变化过程和影响因素，建立简便且具有较高精度的计算模型，对提高水资源利用效率，减少无效水分消耗具有重要指导意义。以温室滴灌黄瓜为试验对象，对土壤蒸发进行了连续测量，引入Priestley-Taylor模型的土壤蒸发模块，将蒸发过程分为2个阶段，探讨了3个限制系数（Deardorff, 1977：f_sw -1；Yao et al., 2013：f_sw -2；Ershadi et al., 2014：f_sw -3）对模型精度的影响。结果表明：全生育期温室滴灌黄瓜的土壤蒸发在0.13～9.15 g/d之间变化，平均值为3.15 g/d，总体表现为“增加-降低-增加”的变化趋势；土壤蒸发与表层含水率和LAI均呈e指数函数关系，与含水率呈正比，与LAI呈反比；土壤蒸发系数与含水率变化过程相似，全生育期在0.49～1.26之间变化；3个模型在第2阶段的模拟精度较高，且f_sw -1的精度优于f_sw -2和f_sw -3，MAE和RMSE分别为0.14和0.21 mm/d。因此，采用PT-f_sw -1模型模拟滴灌条件下的土壤蒸发具有较高精度，可为精确掌握温室滴灌黄瓜水分消耗提供依据。

地表太阳辐射（R_s ）数据在水文、农业和生态等领域具有重要的应用价值。由于目前仅有少数国家气象站点具备直接观测条件，因此Angstr?m-Prescott（A-P）公式被广泛应用于逐日R_s 的估算。尽管使用A-P公式需提供的两个经验系数a和b已经有FAO（Food and Agriculture Organization）推荐值（a=0.25；b=0.5），但是越来越多的研究指出这两个参数的本地化有助于提高R_s 的估算精度。利用1967-2017年全国80个具有太阳辐射观测数据气象站的逐日地表太阳辐射（R_s ）及其他常规气象数据，来获取中国大陆地区A-P公式的a、b系数。首先，整个中国大陆地区被划分为高原山地气候区（Mountain Plateau Zone，MPZ）、亚热带季风气候区（Subtropical Monsoon Zone，SMZ）、温带季风气候区（Temperate Monsoon Zone，TMZ）、温带大陆性气候区（Temperate Continental Zone，TCZ）等4个不同气候区。其次，基于最小二乘法回归得到各气候区不同站点A-P公式系数值，可视为A-P公式系数的观测值。然后，利用4种机器学习算法分别估算全国80个具有太阳辐射观测数据气象站的A-P公式系数，各算法分别结合不同输入因子组合构建不同的A-P公式系数估算模型。最后，评估机器学习算法估算得到的A-P公式系数自身的精度，及其在R_s 估算中的精度。研究发现在估算系数a时，机器学习模型中基于五因子输入组合的SVM模型的估算精度最高（R^{2 = 0.661，RMSE = 0.022，nRMSE = 0.120）。在估算系数b时，机器学习模型中基于四因子输入组合的ELM模型的估算精度最高（R2 = 0.550，RMSE = 0.031，nRMSE = 0.055）。基于所选最优机器学习模型各自估算的a和b系数值来驱动A-P公式进一步估算R_s，结果表明机器学习模型在MPZ、SMZ、TMZ、TCZ气候区R_s 估算中的nRMSE分别为0.168、0.225、0.138、0.180。因此，推荐使用五因子输入组合的SVM模型来估算系数a，使用四因子输入组合的ELM模型来估算系数b，可以得到更为准确的中国大陆地区A-P公式系数，从而提高使用A-P公式估算R_s 的精度。研究结果可为实现A-P公式系数在中国大陆地区的本地化和提高R_s 估算精度提供一定的理论依据和技术途径。}

坡耕地水土流失会导致作物产量及土壤生产力下降，坡度及作物种类是其主要影响因素之一，针对不同坡度及作物种类开展水土流失量对比研究，对于南方红壤区合理利用土地及水土流失防治措施具有指导意义。在5°、10°、15°坡地种植大豆、木薯、玉米等作物，开展了连续4 a的降雨侵蚀观测。2016-2019年的观测数据表明：作物种植类型对坡面径流量和土壤流失量影响显著，在自然降雨情况下，同一坡度的坡面，大豆种植的产流量及产沙量明显小于时蔬，并且大豆种植不仅是在种植当年能有效减少水土流失，在种植两年大豆之后再在同一坡面种植时蔬的单位面积土壤流失量要比一直种植时蔬的坡面小0.6 t/hm²，花生与木薯间作能降低年径流量与径流侵蚀量，是同坡度条件下的三分之二，在间作种植木薯与花生的情况下15°的坡面产流与产沙要明显小于10°的坡面，说明大豆种植及花生木薯间作更有利于南方红壤地区的水土保持治理，15°的坡面更利于种植经济作物。

近年来极端天气导致洪涝灾害频繁发生，为提高自然生态系统的稳定性，我国制定大面积造林种草的国土绿化规划，利用植物拦截降雨、延迟汇流、削弱洪峰，抑制洪涝灾害。目前存在的植物截留动态过程模型大都基于数据拟合，关注植物截留内在机理的模型较少，且大都没有完整探究植物截留全过程。为阐述树冠特征及降雨特征对植物截留过程的影响，准确刻划植物截留动态全过程，基于水量平衡原理建立模型，模型分为：树冠截留阶段、树干截留阶段、树冠及树干饱和阶段、雨后干燥阶段，完整描述植物累计截留量的动态变化过程，并通过叠加全过程模型曲线的方式解决持续性降雨的植物截留问题。经验证，植物截留动态全过程模型的平均绝对误差处于0.043 5～0.071 4之间，均方根误差处于0.075 3～0.091 0之间，对植物截留过程的模拟效果整体较好，具体体现为：①模型与实验的累计截留量变化过程曲线在降雨阶段、饱和阶段及雨后水滴滴落阶段的变化趋势基本一致；②模型与实验的饱和截留量及达到饱和的时间相近，且模型整体呈现降雨强度越大，拟合效果越精确的特点。模型可以较好呈现不同降雨特征及植物特性下的累计截留量变化过程,可以用于植物截留量预测。