针对山东地区甘薯灌水和施肥不合理，产量和水分利用效率较低等问题。于2020年和2021年在山东省日照市中国农业大学特色马铃薯优质高产试验示范基地，选用“普薯32号”进行了2 a膜下滴灌甘薯田间试验。试验考虑了灌水量与施氮量2个试验因素，设置3个灌水量水平（不灌水，P0；滴灌湿润比为30%，P1；滴灌湿润比为60%，P2）和3个施氮水平（氮肥90 kg/hm²，N1；氮肥180 kg/hm²，N2；氮肥270 kg/hm²，N3），共9个处理。试验测量了不同水氮处理条件下的甘薯田间土壤水分、甘薯生理生长、产量及构成因素和水分利用效率。研究结果表明：不同灌水量和施氮量影响土壤含水量、贮水量、水分分布和甘薯生长。N2处理的甘薯生长旺盛，会促进0~50 cm土层的土壤水分消耗，从而降低土壤贮水量。2021年N2处理的土壤贮水量较N1与N3处理分别降低17.8%与17.7%。2021年P2处理的平均甘薯蔓长较P0、P1提高29.3%、14.8%。相同灌水条件下，甘薯的单株结薯数和产量随施氮量增加而先增加后减少：2020年，N2P2处理的甘薯产量较N1P2、N3P2分别增加19.9%与3%；2021年，N2P2处理的甘薯产量较N1P2、N3P2分别增加18.7%与24.5%。相同施氮量条件下，甘薯产量随灌水量增加而增加，2021年，N2P2处理的甘薯产量较N2P0、N2P1分别增加14.4%与24.2%。总体上，N2P2可以促进甘薯生长，提高甘薯产量和水分利用效率，适宜山东地区膜下滴灌甘薯种植。

旨在探讨不同栽培方式下灌溉模式对水稻生长特性、产量和水分利用效率的影响，并阐明机理。选取“Y两优1928”为供试稻种开展水稻种植的测坑试验，设置2种栽培方式：移栽（C1）和直播（C2），3种灌溉模式：淹水灌溉（W1）、间歇灌溉（W2）和蓄雨型间歇灌溉（W3）。结果表明，C2全生育期茎蘖数和茎蘖成穗率均高于C1，W2、W3有利于抑制水稻前期无效分蘖和保持黄熟期有效茎蘖数；C2叶面积指数显著高于C1，W2、W3有利于减缓叶面积指数的下降。C2产量较C1平均提高1.92%，W2、W3产量较W1平均提高11.47%、10.54%。W2、W3水分利用效率较W1平均提高了35.5%、40.72%；W3全生育期灌水量较W2、W1减少了66.06%、19.80%，降雨利用率较W2、W1平均提高了30.66%、26.28%。直播栽培结合蓄雨型间歇灌溉可以协同提高水稻产量，减少灌水量，提高水分利用效率和降雨利用率，实现水稻高产和水分高效利用。

为探讨小麦-玉米轮作体系下，滴灌追氮次数对小麦群体特征和旗叶碳同化能力差异的影响。以青麦7号为试验材料，采用随机区组设计，小麦季氮肥基追比为3∶7，按滴灌追肥次数设5个处理，分别为滴灌追肥2次（F37-2）、追肥3次（F37-3）、追肥4次（F37-4）、追肥5次（F37-5），以传统灌溉施肥方式为对照（漫灌，追肥1次，CK）。结果表明，在拔节期、孕穗期、开花期和收获期，滴灌处理F37-3、F37-4、F37-5的群体总茎数均显著大于CK。花后的叶面积指数大小关系均表现为F37-4>F37-5>F37-3>F37-2>CK，而花后18 d冠层中部和底部群体透光率大小关系则表现为CK>F37-4>F37-5>F37-3>F37-2。花后0~36 d（每6 d测定一次）叶绿素SPAD值大小关系均表现为F37-4＞F37-5＞F37-2≥F37-3＞CK，且各滴灌处理的叶绿素SPAD值均显著大于CK；花后24~30 d，CK、F37-2、F37-3、F37-4和F37-5的叶绿素SPAD值下降幅度分别为13.89%、11.36%、11.90%、8.33%和10.87%。各滴灌追肥处理（F37-2、F37-3、F37-4和F37-5）的蒸腾速率、气孔导度、产量及产量构成要素均显著大于CK，F37-4处理的产量最高达10 381.1 kg/hm²，而胞间CO₂浓度，特别是在花后30 d和36 d，均小于CK。因此，滴灌追氮对小麦合理群体建立和光能利用具有显著的促进作用，且分别在返青期、拔节期、孕穗期、开花期追肥4次（F37-4）时效果最佳。

基于多目标在区域尺度实现河套灌区秋浇模式的优化对保证灌区粮食安全、用水安全和生态安全具有重要意义。基于率定验证后的分布式SWAP-WOFOST模型对2000-2017年河套灌区不同秋浇模式和种植条件下的模拟结果，以作物产量、水分生产力（Water Productivity，WP）、地下水埋深（Groundwater Depth，GWD）、土壤含水量（Soil Water Content，SWC）和土壤含盐量（Soil Salt Content，SSC）为评价指标，通过AHP-CRITIC-熵值法-TOPSIS综合评价法，分别对河套灌区3种主要作物（春小麦、春玉米和向日葵）种植条件下适宜的秋浇模式进行优选和评价，并对3种主要作物在推荐秋浇模式下的种植结构进行初步区划。结果显示：在推荐的秋浇模式下河套灌区3种作物的多年平均产量分别为4 945、8 332和3 496 kg/hm²，多年平均WP分别为1.15、1.82和1.04 kg/m³，节省秋浇引黄灌溉水量约14.8%~30.7%。基于推荐的秋浇模式区划后春小麦、春玉米和向日葵的种植面积分别占灌区总面积的21.1%、37.8%和41.1%，在此种植结构下可节省约3.04 亿m³的秋浇引黄灌溉水量。

于2022和2023年在甘肃武威采用大田试验，研究了不同水氮条件下春小麦叶面积、叶水势、光合特性和产量的变化和产量形成的生理机制。选定“永良4号”（YL4）和“陇春41号”（LC41）2个品种的春小麦作为研究对象，每个品种设置4个处理，包括2个水分处理即充分灌溉W1(预测作物需水量）和调亏灌溉W2(在拔节-孕穗期和灌浆-成熟期灌溉预测作物需水量的65%，其余生育期灌溉量为预测作物需水量的100%），2个氮肥处理即N1（当地传统施氮量，220 kg/hm²）和N2（减量施氮，110 kg/hm²）。分析了小麦旗叶面积（LA）、叶水势（Ψ _pd）、相对叶绿素含量（SPAD）和气体交换参数（P _n、G _s）、产量在不同水氮处理下的变化情况。结果表明：LC41的叶面积、叶水势、叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度和产量均高于YL4，水分和氮素胁迫可以降低小麦的叶面积、叶水势、叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度和产量；叶面积和叶水势通过调节作物光合性能影响作物产量，叶面积、叶水势和光合性能的单个性状的组合效应解释了小麦83%的产量变化，水氮胁迫通过植株水力特性降低G _s从而影响产量，较高的Ψ _pd和G _s是保证小麦产量形成的关键；在高氮条件下进行一定的水分亏缺减产较少，因此减少非关键生长阶段的灌水量可以维持一定的小麦产量。

为揭示抗旱基因型大豆根系应答干旱胁迫的响应机制，于2020年在辽宁省沈阳市开展盆栽试验，以抗旱基因型和干旱敏感型大豆为试材，探讨干旱（W1，土壤含水量为田间持水量的50%）、轻度干旱（W2，土壤含水量为田间持水量的60%）、适宜水分（W3，土壤含水量为田间持水量的80%）对大豆根系特性和产量的影响。结果表明：同一时期控水，W1和W2条件下，抗旱品种“辽豆14”的总根长和根表面积优于干旱敏感型品种“辽豆21”。一般情况下，平均根直径为0~0.5 mm的根长比例表现为：“辽豆21”>“辽豆14”，而平均根直径为0.5~1.0 mm的根长比例却表现为：“辽豆14”>“辽豆21”。随着生育进程的推进，大豆地上部鲜重、地上部干重、根干重逐渐累积，鼓粒期达最大值；一般情况下，同一控水时期，随着土壤含水量的增加，同一品种地上部鲜重、根鲜重、地上部干重、根干重值逐渐增加，但抗旱品种“辽豆14”的值一般优于干旱敏感型品种“辽豆21”。随着生育进程的推进，根冠比鲜重和根冠比干重值降低；土壤干旱提高了植株的根冠比。各个时期控水，品种和水分均显著影响了大豆的单株产量，干旱（W1）和轻度干旱（W2）均降低了2品种的单株产量，但抗旱品种“辽豆14”引起产量下降的值更低。干旱胁迫条件下，抗旱基因型大豆在总根长、根表面积、地上部干重、根干重、产量以及平均根直径为0.5~1.0 mm的根长比例方面，表现出优于干旱敏感型品种的优势。

农业是国民经济和社会发展的基础，水利是农业的命脉。在中国水资源总量不足、且时空分布不均匀的背景下，加强水利基础设施建设、提高农业水资源利用效率是农业强国建设的重要支撑条件。通过文献调研，对世界农业强国的水利发展经验、教训进行了归纳总结。在此基础上，结合中国农业发展和水资源利用的特点，提出中国农业强国建设中的水利保障建议：积极推动中国特色的水权制度体系建设，完善国家及区域水网实现水资源空间均衡，通过地表水、地下水和非常规水资源综合利用和联合调度提高供水保障程度，大力发展以高效节水灌溉和高效旱作农业为支撑的适水农业。

为了评价植被净初级生产力NPP作为同化变量提高区域玉米产量估测精度的有效性及其应用于区域玉米产量估测的潜力，选择黑龙江省双鸭山市友谊农场玉米种植区为研究对象，以WOFOST为作物生长动态模型，分别以叶面积指数LAI和植被净初级生产力NPP为同化变量，选用MODIS LAI和NPP产品为遥感观测数据，开展基于遥感观测数据与作物生长模型同化的区域玉米产量估测研究。重点比较了分别以叶面积指数LAI和植被净初级生产力NPP为同化变量的区域玉米产量估测结果精度。结果表明，相较以叶面积指数LAI为同化变量的区域玉米产量估测统计结果（均值为7 755 kg/hm²，标准差为1 303 kg/hm²），以植被净初级生产力NPP为同化变量的区域玉米产量估测统计结果（均值为9 214 kg/hm²，标准差为190 kg/hm²）与研究区域统计结果（均值为8 970 kg/hm²）更为接近，但在表现玉米产量空间异质性方面稍显不足。以植被净初级生产力NPP为同化变量开展区域作物产量估测是一种可行的数据同化策略，具有较大的应用潜力。

为预估涝渍综合胁迫对农业生产的影响，以皖北平原典型作物夏大豆和典型涝渍胁迫过程先涝后渍为研究对象，依据2021年6-10月在五道沟水文水资源实验站作物与水关系试验场开展的夏大豆涝渍胁迫试验，建立了涝渍胁迫程度与作物产量间的关系。通过设置不同的涝渍胁迫形式及程度的试验，分析单涝、单渍的理论减产作用，对涝渍综合胁迫过程中的涝害指标SFW和渍害指标SEW ₃₀进行统一，对多个水分生产函数进行改进，并对函数参数进行率定、验证及评价。结果表明：在涝渍胁迫敏感因子识别方面，由改进的Blank模型、Singh模型和Hiler模型得到的作物对涝渍胁迫敏感程度更为可靠。在涝渍胁迫条件下的产量预测方面，以Blank模型对大豆不同生育期受涝渍综合胁迫时产量预测精度最高，综合绝对平均误差（MAE）为0.116，并且纳什系数（NSE）最接近1，模型质量最好，其次为Jensen模型、Hiler模型和Singh模型；Stewart模型质量最差，对涝渍胁迫下大豆产量预测MAE达到0.294，RMSE达到0.323，不适合作为涝渍胁迫下水分生产模型使用。研究内容为扩展涝渍胁迫条件下作物水分生产函数计算方法提供了参考，为涝渍综合胁迫下作物相对产量预测提供了理论依据。

为完善区块链技术下水权交易平台建设，建立统一用水权交易市场，激发水权交易活跃度，结合区块链技术对水权交易机制进行重构研究。将区块链技术与水权交易目前需求进行契合分析，结合微服务技术搭建了水权交易技术框架，初步设计了基于区块链的水权交易流程与奖惩机制，并利用python语言对信用奖惩机制进行仿真。结果表明，区块链技术特征与水权交易需求高度契合，奖惩机制能够保证在不同交易情景下对参与节点进行有效奖励，并对违约节点进行信用和资金处罚，从而激励交易主体积极履行合约，提高整体交易意愿。区块链技术应用在水权全交易流程能够实现水权交易信息的完整性存储、分布式共享和追踪溯源，研究成果可以为优化水权交易机制、提高水权交易活跃度提供参考。

为研究DNDC（Denitrification-Decomposition）模型的演进路径和应用现状，利用CiteSpace软件分析了Web of Science核心合集数据库中1996-2022年间关于“DNDC模型”的研究文献，从发文量分布、关键词、研究热点演进、科研力量等方面进行阐释，并绘制相关图谱。结果表明：DNDC模型研究与应用呈现热度稳步上升、研究主题波浪式减少等趋势；关键词共现分析找出了management、rainfall events、soil organic carbon、denitrification、greenhouse gas、process oriented model等核心关键词，关键词聚类分析识别出Crop model、Soil organic carbon、Denitrification、Life cycle assessment、Ipcc、Agricultural soils、Carbon dynamic、Blue carbon、Greenhouse gases emission、Nitrous oxide等11个聚类；研究力量以中国、美国、加拿大为主，分别占总发文量的41.68%、41.20%和16.16%，中国科研力量在国际合作中的影响力仍有提升空间。当前DNDC模型研究聚焦于作物产量预测、节水农业、土壤碳固存、氮浸出和温室气体等方面。未来DNDC模型可以向提升参数输入精度、减少区域尺度模拟的不确定性、扩大模型适用区域等方面改进。

为探明夏玉米在不同生育期对不同形式和历时涝渍胁迫的响应规律，在夏玉米拔节期、抽雄期和灌浆期分别设置1、3、5 d单涝，3、5、7 d单渍和先涝后渍组合胁迫试验，分析各涝渍胁迫对夏玉米产量及其构成、果穗性状、干物质损失和分配的影响。研究结果表明：①拔节期涝渍胁迫使夏玉米减产最多，灌浆期次之，抽雄期最少。3种涝渍胁迫中先涝后渍胁迫减产幅度最大。各生育期夏玉米受同种涝渍胁迫后的减产幅度随胁迫时长的增加而增大。拔节期涝水时长超过3 d都可能使玉米绝收；抽雄期和灌浆期减产最多的均为先涝5 d后渍5 d胁迫，产量显著下降49.1%和82.4%。②百粒重和穗粒数共同影响夏玉米产量，不同生育期涝渍胁迫对两者影响幅度不同。拔节期单涝、先涝后渍胁迫主要减少百粒重；拔节期、灌浆期单渍胁迫和抽雄期、灌浆期先涝后渍胁迫主要减少穗粒数；抽雄期单渍胁迫一并影响穗粒数和百粒重；抽雄期、灌浆期单涝1 d、3 d主要影响百粒重，5 d主要影响穗粒数。③涝渍胁迫使夏玉米果穗性状指标受到影响。涝渍胁迫发生在拔节期使穗长和穗粗变短，抽雄期主要影响穗长，灌浆期主要影响穗粗。涝渍胁迫使夏玉米秃尖长度和秃尖比增加，进而导致产量损失。灌浆期涝渍胁迫对秃尖长度和秃尖比影响最明显。④涝渍胁迫导致夏玉米干物质损失和分配比例变化。拔节期涝水时长超过3 d使籽粒占比归零，穗轴占比降低。抽雄期涝渍胁迫主要影响干物质在茎叶和籽粒间的分配，穗轴占比无明显变化。灌浆期涝渍胁迫使干物质在茎叶、籽粒和穗轴间的分配均受到影响。

为揭示微咸水与淡水交替灌溉模式对土壤CO₂排放通量变化规律的影响，研究极端干旱区棉田3种灌溉水质（矿化度分别为2、3、5 g/L）和3种不同配比咸淡水交替[微咸水∶淡水=1∶1（W1）；微咸水∶淡水=1∶4（W2）；微咸水∶淡水=1∶0（W3）]灌溉对土壤CO₂排放通量的影响。结果表明：①以2 g/L为对照，3 g/L微咸水与淡水交替灌溉处理CO₂累积排放通量减少了6.03%~7.19%；5 g/L微咸水与淡水交替灌溉处理CO₂累积排放通量减少了9.83%~10.15%；②在相同矿化度条件下，土壤CO₂累积排放通量为W2处理>W1处理>W3处理，淡水灌水量多的处理CO₂排放通量较大。③以2 g/L为对照，3 g/L和5 g/L处理产量平均提高了1.25%和3.64%，W1处理产量相较于W2、W3处理平均提高了24.02%和14.12%。随着灌溉水矿化度的增大，土壤CO₂排放通量减小，所有不同配比下矿化度为5 g/L的处理CO₂排放量均小于2、3 g/L的处理；在微咸水与淡水交替灌溉条件下，矿化度为3 g/L且微咸水∶淡水=1∶1的灌水处理，土壤CO₂排放通量降低且棉花产量最大，能够为合理利用微咸水及保护干旱区灌区农田生态环境提供理论依据。

为了探求不同类型灌水器在沼液滴灌中的抗堵塞性能，研发适用于沼液滴灌的灌水器，明确沼液滴灌条件下灌水器的堵塞类型。选用内镶贴片式灌水器(1.38、2、3 L/h)、内镶圆柱式灌水器(2、3 L/h)、压力补偿式灌水器(2、4、6 L/h)三类灌水器，在灌水压力0.08 MPa、水沼液配比4∶1(体积比)条件下进行周期性间歇灌水试验，比较不同灌水器的堵塞情况，并使用扫描电镜分析堵塞物的粒径大小及各粒径占比情况，同时结合堵塞物的傅里叶红外光谱图分析堵塞物的组成成分。结果表明，8种灌水器(E1~E8)达到堵塞标准所需的时间分别为108、126、141、111、132、84、102和117 h；灌水器堵塞物在出水口、进水口以及过水流道内均有分布，进水口处为黄色泥沙沉积，出水口及过水流道拐角处为黑色絮状物；堵塞物成分为沙粒、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等无机化合物以及烃类、蛋白质、脂类等有机物；堵塞物中88.42%的颗粒物粒径集中在0.2~1.4 μm的粒径范围内，其余11.58%为大絮状物。综上所述，同类型灌水器中，额定流量越大的灌水器达到堵塞标准所需的时间越长，抗堵塞性能越好；同额定流量的灌水器，内镶贴片式灌水器的抗堵塞性能最佳；额定流量3 L/h的内镶贴片式灌水器的抗堵塞性能最佳；灌水器发生的堵塞类型为物理-化学-生物三者协同作用导致的复合型堵塞。

输水渠系正面临着生藻类肆虐的危害，亟需通过水力调控方法剥离边壁的着生藻类，然而大范围的着生藻类脱落将进一步造成渠道水质破坏。为了探究同时满足除藻和水质管理双重目标的最优水力调控模式，研究基于着生藻类水力调控模型，以南方某灌区四干渠为仿真实例，运用正交试验和极差分析方法设计不同类型的水力调控方案，对比分析水力调控对边壁着生藻类生物量的剥离效果以及对渠道水质的干扰。研究结果表明，在着生藻类爆发后期用高冲刷流量持续冲刷中等时长的调控模式可极大程度地兼顾藻类调控与水质管理两大需求。实际运用中应结合渠道的着生藻类爆发时段以及流量调度能力，在区间内选择适宜的水力调控组合。

为了明确降雨集流渗灌技术在宁南山区红梅杏种植中解决缺水问题的实际效果，以5年生红梅杏果树为研究对象，设置自然条件（NAT）和覆膜安装渗灌器（RCII）两种处理，采用分层分段挖掘法挖掘根系，并对比分析根长密度分布。结果表明：通过降雨集流渗灌技术所集蓄的水量可以促进红梅杏根系更好的生长，解决缺水问题。在RCII条件下，在地表以下0~100 cm内，根长密度随深度的增加而减少。此外，在RCII条件下，沿行距方向和45°方向的根长密度的对比，证明了渗灌器集流对根系进行水分补充的有效性。通过对行距、株距、深度、根长密度进行偏相关分析和多独立样本非参数检验，发现行距（安装渗灌器）、株距（未安装渗灌器）对根长密度在水平方向的分布并未产生明显区别（显著性P>0.05）；地下深度60~80 cm是影响根长密度分布的关键区间。综上，降雨集流渗灌技术对解决宁南山区红梅杏旱地种植过程中的缺水问题具有积极作用，具有较好的推广前景。