为研究不同气候条件和水分管理对稻田CO₂净通量的影响，利用开顶式气室（OTC）进行田间试验。试验分别在控制灌溉（CI）和淹水灌溉（FI）条件下设置升高CO₂浓度200×10^-6（CCO和FCO）、升高CO₂浓度200×10^-6加升高温度2 ℃（CCOT和FCOT）、背景大气环境（CCK和 FCK）3种气候条件，共6种处理。结果表明：各处理的稻田CO₂净通量变化特征基本一致，均呈现先增大后减小的趋势，在拔节孕穗期和乳熟期达到峰值。CCO处理稻田CO₂吸收速率较CCK处理增加10.40%~40.78%，CCOT处理增加了分蘖期、拔节孕穗期和乳熟期的稻田CO₂吸收速率，减少了抽穗开花期和黄熟期的稻田CO₂吸收。FCO处理稻田CO₂吸收速率较FCK处理增加1.19%~52.01%，FCOT处理较FCK处理增加8.63%~121.88%。CO处理在控制灌溉和淹水灌溉条件下均增大了稻田CO₂吸收速率，COT处理对稻田CO₂净通量的作用因水分管理模式和水稻生育期存在差异，淹水灌溉稻田CO₂的吸收能力显著提升。在每个典型日几乎都观测到CCO和CCOT处理稻田CO₂净吸收能力在日尺度上的增强，各时期的控制灌溉稻田和生长前期的淹水灌溉稻田在CO处理下具有最大的日平均CO₂净吸收速率，生长后期的淹水灌溉稻田在COT处理下CO₂吸收能力更强。研究表明，大气CO₂浓度和温度升高对稻田CO₂净通量的影响因生育时期存在差异，节水灌溉可能会减弱气候变化对稻田“碳汇”能力的正向效应。

针对用水序列预测结果不确定性较高的问题，研究引入KDE-IGMS区间预测模型对陕西省的生活用水进行预测。首先，依据陕西省2002-2022年生活用水数据，基于用水过程线相似距离法对各地市生活用水序列进行聚类分析，划分为高增长型、缓增波动型和不规则波动型3种类型，针对不同类型特点，分别构建改进的系列灰色模型(IGMS）进行用水量预测，并与长短期记忆网络和高斯回归模型预测结果进行对比；其次，采用非参数核密度估计(KDE)拟合误差分布并计算置信区间。最后，基于KDE-IGMS模型预测得到2030年陕西省各地市的生活用水区间。结果表明：IGMS模型在指标RMSE、MAP和R2方面均优于长短期记忆网络和高斯回归模型，且在高增长型用水序列预测方面精度提升尤为显著；此外，区间预测结果表明预测区间覆盖率高（PICP=0.95）且区间宽度小(PINAW=0.040 3)；2030年西安和榆林用水量较2022年增长近60%，宝鸡、咸阳、渭南等城市用水增幅约为10%~20%，而铜川和商洛用水需求增幅较小。以上研究表明，在划分用水序列类型的基础上，改进的IGMS模型在处理短序列、趋势显著的高增长型用水序列时预测优势明显，另外KDE方法可显著降低预测的不确定性。建议未来应重点关注西安、榆林用水快速增长地区，合理加大水资源保障力度，加强用水管理，提高节水水平。

为了系统解析新疆水资源时空分布规律与利用效率，促进新疆经济社会与生态可持续发展，构建供需动态平衡的SD模型，并通过控制变量原则，提出维持现状型（S1）、经济发展型（S2）、节约用水型（S3）和可持续发展型（S4）4种发展情景，对新疆2024-2035年的需水量和水资源供需平衡状况进行模拟及动态分析。结果表明：①在预测期内，设定的4种情景下，新疆需水总量均呈上升趋势，平均需水总量分别为717.323、720.719、603.311和605.486 亿m³，平均供需比分别为0.887%、0.883%、1.054%、1.050%。②4种情景下，若维持现状，新疆在2030年后将面临严重的水资源短缺问题；经济发展型将进一步加剧水资源供需之间的矛盾；节约用水型有效降低了需水总量，极大缓解了水资源供需压力，但同时会限制新疆经济的快速发展；可持续发展型从多方面进行调整，既保证了经济的发展，又保证了水资源的可持续利用，是新疆社会发展应选择的方案。研究结果可以为新疆水资源合理利用及推动人水关系可持续发展提供参考依据。

研究聚焦于作物在多样化不同水质类型灌溉条件下的生长表现及生理反馈机制，力求为农业生产实践开辟全新的高效路径，旨在通过严谨试验找到能够助力作物实现增产增收、品质提升的理想灌溉用水。以试验精确度较高的生菜作为模型植物，选取5种不同水质类型(自来水、活化水、纯净水、矿物质水、富氢水)用以灌溉生菜样本，监测分析生菜种子萌发、地上部和根部鲜重干重、光合色素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、维生素C含量、抗氧化酶活性，全方位探究不同水质类型对生菜生长发育的影响，进而精准甄别出最适宜生菜生长的水质类别。研究表明：5种不同水质类型在相同的培育条件下，对生菜各项指标有着不同的促进作用，其中活化水和富氢水组的作用显著高于其他组，丙二醛含量显著低于其他组。通过对生菜各指标进行综合分析，在活化水及富氢水灌溉条件下，生菜的生长发育、营养品质及抗氧化系统活性指标最优。

电力提灌工程的建设运行可有效应对区域水资源分布不均的窘境，对区域社会经济和生态的高速发展意义重大，构建统一的评价指标体系量化评估电力提灌工程生态效益，有助于提高区域水资源精细化利用水平和推动高质量发展。以黄河流域干旱区景泰县为研究对象，构建生态移民区生态效益评价体系，探究电力提灌工程对区域的生态贡献及其影响因素，系统分析气候变化和人类活动对研究区生态效益的影响。结果表明：①1990-2020年景泰县主要土地利用转移方式为耕地和中低覆盖度草地之间的相互转换；②中低覆盖度草地和未利用地显示出较高的破碎化水平；除景观分割度、蔓延度、聚集度指数外，其他指数30 a整体呈现增大趋势；③NDVI年均值呈现先减小后增大的趋势，30 a整体下降7.47%，表现出由高值区域向周边地区持续改善的趋势；④NPP年均值先减小后增大，2000-2020年显著增加124.31 g/m²。在黄河流域干旱区进行生态效益评估，可全面评价区域因大型灌区建设导致的水资源重分配影响下的生态效益，并为生态建设提供科学参考。

为探究关键生育期调亏灌溉下施炭量对冬小麦氮肥利用及产量的影响，在田间设置3个水分处理：全生育期充分灌溉[W1，70%~80%田间持水量（θ _f）]、拔节期重度调亏灌溉（W2，50%~60% θ _f）和灌浆期重度调亏灌溉（W3，50%~60% θ _f），3种施炭量：不施炭（C1）、低炭（C2，15 t/hm²）和高炭（C3，30 t/hm²），研究了土壤含水率（SWC）、土壤氮素分布、氮素淋失、氮肥去向及冬小麦产量。结果表明：拔节期或灌浆期调亏下施加生物炭能增加0~40 cm土层的SWC、硝态氮和铵态氮含量，降低硝态氮和铵态氮淋失量，且高炭下生物炭的持水固氮效果更好。与充分灌溉处理相比，灌浆期调亏处理小麦各器官氮肥吸收比例（N _dfs）、氮肥利用率和产量整体略高，而拔节期调亏处理较低。与W3C1处理相比，W3C3处理下氮肥利用率、氮肥残留率、产量和水分利用效率分别提高1.89%、7.86%、10.05%和9.22%，氮肥损失率降低16.05%。W3C3处理下氮肥利用率和产量最高，分别为34.16%和6 220.1 kg/hm²，损失率最低为20.58%。综上，灌浆期调亏配施高炭处理(50%~60% θ _f、30 t/hm²)可获得较高的氮肥利用率和小麦产量。

为了构建根区灌溉下AquaCrop模型并优化根区灌溉下的冬小麦灌溉制度，于2022-2024年在山西运城进行为期2 a的大田试验，设置2组根区灌溉模式：地下40 cm埋设滴灌管道（T1），地表滴灌加地下40 cm埋设滴灌管道（地表与地下灌水比例为3∶7，T2）。利用田间试验数据实现根区灌溉下AquaCrop模型的参数本地化校准，并综合产量和水分利用效率对不同水文年下根区灌溉冬小麦进行灌溉制度优化研究和评价。结果表明：①构建的根区灌溉下的AquaCrop模型对冬小麦生长发育的模拟精度较高，冠层覆盖度的R ²为0.99、CVRMSE为1.4%~4.0%、d为0.97~1.00；生物量模拟R ²为0.93~0.95、CVRMSE为19.3%~23.8%、d为0.93~0.94；土壤水分模拟R ²为0.78~0.93、CVRMSE为11.0%~20.8%、d为0.87~0.93；②根区灌溉提高了水分利用效率，平水年条件下水分利用效率可达2.44 kg/m3；③特枯年和枯水年以T1处理效果最佳，宜采用4次灌水（越冬期、拔节期、抽穗期和灌浆期各67.5 mm）；平水年以T2处理略优，宜采用3次灌水（越冬期、拔节期和抽穗期各67.5 mm）；丰水年2种处理表现相当，宜优先保证2次灌水（越冬期和拔节期各67.5 mm）效果最佳。

旨在探明干旱半干旱地区巨菌草的蒸散发特性，掌握巨菌草合理的灌水时间、灌水定额、灌水次数及灌溉定额。采用大田试验、水量平衡理论计算与CROPWAT模型分析相结合的方法，对干旱半干旱地区巨菌草蒸散发特性进行了分析，并针对不同的降雨条件开展了不同水文年型下巨菌草基于高产目标下适宜的灌溉制度研究。巨菌草在快速生长期内棵间蒸发比重E/ET最大，达到了0.86，收获期E/ET最小，仅为0.28；巨菌草蒸散发量表现为：快速生长期＞拔节期＞分蘖期＞返青期＞收获期；由蒸散量与有效降雨量耦合度分析可知，5-8月份特枯水年的耦合度均较低、6月份枯水年和平水年的耦合度均较低，该时期需要加大灌溉水平；对于丰水年，不同时期的耦合度均为0.92~0.99，只需适量补充灌溉即可。结合CROPWAT模型得出丰水年、平水年、枯水年、特枯水年巨菌草优化灌溉制度为：灌水次数7~14次，灌水定额为13.7~53.3 mm，灌溉定额为285.3~492.7 mm。

确定极端干旱生态移民区日变化动态范围内土壤呼吸代表性时段，探究非生物因子土壤温度、土壤水分对土壤呼吸速率的影响，可提高土壤呼吸数据反映真实水平的准确性与可靠性，为后续准确评估该地区碳排放奠定坚实基础。在腾格里沙漠南缘选取4种典型地貌利用LI-COR 8100土壤呼吸观测系统进行土壤呼吸速率的长期测量，并探究不同土地利用类型土壤呼吸日变化范围的代表性时段，可以有效地把日变化尺度土壤呼吸速率应用于月尺度土壤碳排放总量的估算。经对不同时段速率差异性比较，确定了各土地利用类型2 h代表性时段，荒草地和原地貌的2 h特征时段为早上7∶00-9∶00，下午荒草地为17∶00-19∶00，原地貌为18∶00-20∶00。柠条林地和耕地的早上时段均为8∶00-10∶00，下午耕地为16∶00-18∶00（4种土地利用类型中最早），柠条林地为18∶00-20∶00。土壤温度是主要影响因素，与呼吸速率显著正相关且呈指数增长，解释了土壤呼吸变化的75%~85%，计算出的Q ₁₀值显示原地貌对温度敏感性最高，耕地最低。土壤呼吸速率与10 cm深度土壤水分同样呈显著正相关，线性拟合结果显示土壤水分的变化能解释土壤呼吸速率变化的43%~69%，二次函数拟合显示其能解释62%~79%的变化，呼吸速率均随水分升高而增加，Sobol敏感性分析结果显示4种土地利用类型土壤呼吸对土壤水分变化的敏感性高于土壤温度。考虑到研究区气候干旱，年降水量少而蒸发量大，土壤温度仍是极端干旱生态移民区土壤呼吸速率变化的主要影响因素。

水稻生长精准模拟对于指导田间管理，提高作物产量具有重要意义。ORYZA Version 3（ORYZA_V3）模型被广泛用于农田系统中水稻生长的模拟。然而，当前关于该模型对重庆市水稻生长模拟性能评估的研究仍比较薄弱。以重庆灌溉试验中心站水稻大田试验数据为基础，全面评估了该模型对6个水稻生长变量的模拟精度。结果显示：①ORYZA_V3模型可以准确模拟水稻物候、叶面积指数、地上总生物量、产量，WIA=0.72~0.97，RRMSE=5.13%~14.47%，R ²=0.91~0.97；②模型对叶片氮素含量的模拟精度差于上述4个变量，但是仍处于可以接受的范围，WIA=0.96~0.97，RRMSE=16.14~18.50%，R ²=0.91~0.92；③但是模型对穗氮素含量的模拟精度较差，WIA=0.43~0.45，RRMSE=67.26~110.19%，R ²=0.41~0.48。可以通过优化水稻器官氮素迁移转化模块以提高模型对穗氮素含量的模拟精度。综上，研究证实ORYZA_V3模型可以为重庆市水稻生长模拟和稻田管理提供工具支持。

渣场高陡边坡生态修复后续的科学养护成为生产实践亟待解决的问题之一，为了指导重构土陡坡滴灌系统设计与应用，通过室内土箱试验模拟了重构土陡坡滴灌下土壤水分运移过程，研究了不同坡度（15°、30°、45°）、滴头流量（1、1.5、2 L/h）、灌水量（3、5、7 L）下湿润锋运移与土壤水分分布规律。结果表明：坡度增大时，顺坡方向湿润锋运移距离（R ₊）与滴头下入渗深度（H）及最大入渗深度（H _max）越大，而逆坡方向（R _-）、横坡（R）与横坡方向最大湿润锋运移距离（R _max）越小；滴头流量越大，R ₊越大，R _-、R、R _max、H、H _max越小。R ₊、R _-、R、R _max、H、H _max都与灌水时间（灌水量）呈现显著的（R ²＞0.95）幂函数关系。灌水结束时，湿润体内土壤含水率随着距滴头距离增加而减小；同深度层距滴头距离相同的点，顺坡方向点的含水率要高于逆坡方向；在逆坡与横坡方向剖面中，含水率随坡度与滴头流量的增大而减小；顺坡方向剖面不同深度层土壤含水率对坡度与滴头流量的响应存在差异，坡度与滴头流量越大，0、5 cm层的平均含水率越高，坡度与滴头流量越小，10、15 cm层的平均含水率越高。

为促进山水林田湖草沙系统的协调发展，确保水资源的可持续利用与生态系统的动态平衡，亟需构建黄河水安全的综合影响评估体系。以黄河鄂尔多斯段为研究对象，基于专家咨询法、频度统计法和理论分析法，结合加权平均方法，选取气候干旱程度、沙尘暴发生频率、淤地坝拦沙效果、水土保持率、土地盐碱化程度和水沙协调度等24个指标因子，构建涵盖库布齐沙漠、十大孔兑、黄河南岸林田湖草和黄河干流4个准则层的黄河水安全综合影响评价体系。结果表明，黄河南岸林田湖草系统的防风固沙效能显著，黄河干流水质状况总体健康。此外，沙漠植被覆盖度、水土保持率、凌汛水生态治理效果及防洪体系标准满足程度指标综合评价较好，其余指标因子则表现较差。该评价体系为黄河水安全恢复建设提供了科学依据，有助于推动鄂尔多斯段水资源的可持续利用与生态环境的全面修复。

为探究润土节水灌溉器在荒漠地区节水造林中的应用潜力，研究以柠条、沙拐枣和四翅滨藜3种荒漠植物为对象，在甘肃省武威市民勤治沙综合实验站开展田间试验，设置试验组（润灌器供水）、对照组（常规浇灌）和加水组（二次加水），系统评估其对植物移栽成活率、生长指标及土壤含水率的影响。结果表明：润灌器显著提高了3种植物的成活率，试验组较对照组3种植物成活率分别提升64%、70%和20%，二次加水后成活率达100%；试验组植物的株高与冠幅均显著优于对照组，加水组生长表现尤为突出。此外，润灌器处理下各土层（0~80 cm）土壤含水率均高于对照组，尤其在20~60 cm土层保墒效果显著。研究表明，润土节水灌溉器可通过精准供水减少蒸发损耗，有效改善植物根系水分条件，提升荒漠植物成活率并促进生长，为干旱区节水造林及生态恢复提供了技术支撑。

针对新疆高标准农田面积广阔，自动化滴灌过程中因输水距离过长导致管道压力不稳定及滴灌不均匀问题，设计了一种基于LoRa通信的滴灌终端系统。系统以STM32WLE5CBU6单片机为核心控制，采用太阳能供电，利用LoRa星型组网技术实现农田内信息通信。滴灌终端通过采集太阳能电池电量与阀门开度信息反馈运行状态，并结合电动阀门与压力反馈，通过阀门开度无极调节的方式稳定滴灌终端出口压力。此外，系统设计了远程控制平台以实现终端的管理与远程控制。实地测试结果表明，该系统具备高可靠的通信性能与压力调节能力，能够满足高标准农田对滴灌均匀性和稳定性的需求，具有一定的实用价值。

泥沙对水库调度的影响是水库运行管理中不容忽视的问题。泥沙淤积会使水库库容损失，影响水库的供水、生态和发电等功能。泥沙调度需兼顾淤积与发电、生态、供水、防洪等多维目标。因此，泥沙动态调控的多维效益分析对实现水库综合效益最大化至关重要。以黄河干支流骨干枢纽群为例，提出多维效益指标，基于能值理论与经济学方法建立水库群泥沙动态调控的多维效益综合评价模型，运用该模型计算长系列年和典型年的不同调控方案下防洪减淤、供水发电、生态环境等效益。结果表明，长系列年中，古贤和东庄水库投入使用可提升流域综合效益，在不同典型年水沙条件下，投入古贤或东庄水库的方案均为最优调度方案。

针对传统明渠测流效率低、自动化不足的问题，提出一种多分辨率网格化自动测流方法，以矩形明渠为研究对象，借鉴图像分辨率和渠道几何特征，根据渠宽和水深将断面网格化处理，通过单片机与步进电机协同控制，实现流速传感器在横纵轴方向的精确定位，测得测流单元中心点流速后采用流速面积法计算流量。结果表明：一定水深下，相对误差与测流单元面积呈线性递增，与分辨率中的n（n为竖直方向上一列测流单元的数量）呈幂函数递减；测流历时与n呈线性递增。测流单元面积在5~100 cm²时，相对误差在5%以内。该方法突破单点测量局限，实现流速场精细化采样，具有自动、精准、便携等优势。

冠层覆盖度是计算作物需水量的重要参数。研究针对传统无人机提取玉米冠层过程中光照不均、阈值选取不确定以及对大量标注数据依赖性过高等问题，提出了一种基于RGB影像的迭代自训练识别方法。首先采用中值滤波、自适应直方图均衡化（CLAHE-SV）及Retinex光照校正对原始图像进行增强，改善了对比度、突出了玉米细节并降低了噪声。随后，构建了包含超绿指数（EXG）在内的多维特征向量，并结合无监督高斯混合模型（GMM）聚类生成玉米冠层覆盖度识别伪标签。最后，基于伪标签和少量人工标注数据（共45张图像，占样本总量约3.7%），利用DeepLab v3+深度学习模型进行迭代自训练，逐步提高识别精度。结果表明，多轮迭代后模型整体准确率由87.05%提升至94.24%，Kappa系数由73.26%提高至87.97%。该方法有效降低了识别算法对大规模标注数据的依赖，为基于无人机RGB影像的玉米冠层覆盖度遥感监测提供了一种高效、自动化的解决方案。

滨海地区盐渍土开发是扩展土地资源的重要途径，由于淡水资源愈加紧缺，利用当地微咸水对盐渍土进行改良已经成为了关键课题。开展了不同离子组成的微咸水（Ca²⁺/Na⁺=1∶0、2∶1、1∶2、0∶1）和有机物料（秸秆粉末、有机肥、生物炭）的室内土柱入渗试验，研究了不同离子组成的微咸水灌溉和有机物料添加对滨海盐渍土中水分和盐分运移过程的影响。结果表明：微咸水的离子组成是滨海盐渍土水分运动的主要影响因素，Ca²⁺/Na⁺低的微咸水灌溉不利于土壤水分入渗和土壤含水率的提高；有机物料可促进微咸水灌溉下水分运移，相同时间内入渗速率增加了8.00%~22.22%，其中秸秆粉末处理对改善水分入渗的效果最佳；Ca²⁺/Na⁺越低土壤含盐量越高，脱盐率和脱盐深度系数越低；有机物料有助于微咸水灌溉下土壤盐分淋洗，脱盐率和脱盐深度系数分别提高了26.72%~64.75%、79.43%~91.85%，并增加了钙离子含量，促进钠离子淋洗，秸秆粉末效果最佳，有机肥和生物炭盐分淋洗效果低于秸秆粉末处理。研究显示，有机物料施用可有效促进微咸水灌溉下滨海盐渍土的入渗性能和持水能力，同时改善盐分分布，降低了高钠微咸水的使用风险，可为该地区盐渍土治理提供借鉴。