为了探究生物有机肥和控制灌溉联合调控下稻田的氨挥发排放特征，开展了水稻小区种植试验。试验设置2种灌溉模式[淹水灌溉（F）、控制灌溉（C）]和3种施肥模式[全施化肥（A）、生物有机肥等氮替代15%化学氮肥（B）、生物有机肥等氮替代30%化学氮肥（C）]，研究不同处理下稻田的氨挥发排放特征。研究结果表明，水稻全生育期内，相同灌溉模式下，生物有机肥配施化学氮肥可降低稻田氨挥发通量均值和稻田氨挥发累积量，降幅分别为11.34% ~ 31.47%、13.74% ~ 31.12%，生物有机肥等氮替代化学氮肥处理降低了稻田田面水铵态氮和总氮浓度均值，降幅为7.92% ~ 38.12%、2.39% ~ 14.92%，其中生物有机肥等氮替代30%化学氮肥作用更显著，且稻田田面水铵态氮浓度和稻田氨挥发通量呈现显著的正相关关系（p<0.05）。相同施肥条件下，水稻全生育期内控制灌溉处理的稻田氨挥发通量、稻田氨挥发累积量、田面水总氮平均浓度和田面水铵态氮平均浓度均低于淹水灌溉处理。综合分析认为，控制灌溉模式下生物有机肥等氮替代30%化学氮肥可以显著降低稻田的氨挥发排放，提高稻田氮肥的利用率。

为研究闸、坝控制对沟渠水量水质的影响规律，基于典型地区的5条农田排水干沟，设置水位、水质监测断面，开展为期4 a的原型观测试验，对比分析有、无闸坝控制沟渠水位和水质的时空变化特征。结果表明：闸坝调控有效提高了其上游沟段水位和合理调节了水资源的时空分配，其中节制闸上、下游平均水位差为1.27 m，其上游3 km和6 km处水位较相邻对照沟渠水位平均高出0.96 m和0.22 m，滚水坝上、下游水位差为0.64 m；闸坝控制对干沟水质产生了不利影响，且其影响区域主要集中在控制设施的上下游附近，控制沟渠水体的TN、TP和COD_Mn平均浓度分别为3.01、0.20和5.34 mg/L，无控制沟渠的TN、TP和COD_Mn平均浓度分别为2.15、0.15和4.21 mg/L，控制沟渠的综合水质指数WQI较无控制沟渠下降20%；闸坝调控显著改变了沟渠水质对季节变化的响应模式，控制沟渠汛期较非汛期因水体氮的质量浓度下降水质有所改善，其TN由3.78 mg/L降为2.70 mg/L，WQI值由44.79变为46.67，无控制沟渠汛期较非汛期水质变差，其WQI由60.22变为52.17。

为揭示岩溶峰丛洼地区不同类型植物对水分的需求状况和抵御外界气候变化的能力，结合峰丛洼地区特殊的岩土结构，探索建立生态与经济相协调的可持续发展立体生态农业模式，指导当地群众科学开展农事活动。以广西平果典型岩溶峰丛洼地为研究区，以洼地内15种优势乔灌草为研究对象，测定其在相同时间段的光合生理生态参数，分析其光合生理生态参数变化规律及对外界环境变换的响应过程，结合峰丛洼地特殊岩土结构提出“生态-经济”相协调的峰丛洼地植物优化配置模式。结果表明：乡土植物总体适应研究区环境变化的能力较强，可通过适当人为干预增强其应对极端天气的能力；引种植物间光合生理生态特征差别较大，在实际种植活动中应根据不同地貌部分的水土条件选择合适的品种；入侵植物对于生态系统的破坏较大，需要引起相应重视；峰坡部位水土条件较差，因此筛选出薜荔、菊苣这2种草本植物，达到快速复绿、治理石漠化的效果。缓坡部位采取在降香黄檀下种植赤苍藤措施，发展林下经济，保持水土的同时能够提升当地居民收入。洼地部位水土条件最好，同时也容易发生洪涝灾害，因此筛选出象草、玉米这2类蒸腾速率和光合速率较高的经济作物，提升洼地的水分利用效率，同时也能较好抵御洪涝灾害。

基于MODIS遥感数据，提取并标准化NDVI、Wet、LST、NDBSI、BCSI、PM2.5，在Google Earth Engine云平台上以主成分分析法构建标准化遥感生态指数（SRSEI），结合Theil-Sen median趋势分析、Mann-Kendall检验、Hurst 指数与地理探测器对汾河流域的生态环境进行评价与驱动因素分析。结果表明：①第一主成分贡献率大于67%，且以林地为主要土地类型的山地的SRSEI>0.6，以不透水面和农田为主要土地类型的盆地的SRSEI<0.4。②2000-2020年汾河流域SRSEI从0.447 9增加到0.559 3；流域92.29%区域的生态环境呈现改善趋势；生态环境呈现恶化趋势的区域主要分布于太原、临汾、运城盆地，其中40.24%区域的生态环境恶化趋势具有持续性。③对汾河流域生态环境的驱动力而言：BCSI、NDVI、NDBSI、LST是驱动力最大的4个因素，且LST ∩ BCSI、Wet ∩ BCSI可对生态环境产生更加显著的影响。以SRSEI模型评价汾河流域的生态环境可行；21 a间流域生态环境整体变好；盆地的生态环境较为脆弱；生态治理政策应在保持山地生态环境的同时侧重于盆地生态治理，应以提高植被覆盖、治理与修复盐碱地、提高土壤湿度与减低地表温度为主要生态治理措施。

针对在相同覆盖度条件下不同直径PE浮球对辐射和空气动力的敏感度差异，从而使其蒸发抑制率（Evaporation Suppression Efficiency，ESE）不同的问题，分别探讨了不同直径浮球在温室、风洞及户外的ESE，并利用GPR拟合得出各环境下浮球ESE最高的直径。结果表明：由于浮球对净辐射的吸收能力较强，使得其表面温度远高于水体表层温度，其中户外试验由于风力作用降低了水体表层温度，使得浮球表温与水体表温的温差最大，60、80、100 mm直径浮球的表面温度分别为65.7、61.5、64.3 ℃，较水体表层温度分别升高52.7%、44.2%、49.6%。同时浮球覆盖显化了水体温度的分层现象，在静风和户外2种试验条件下水温突变深度均为40~60 cm处，且表现出夏季水温在此深度范围降低，秋季相反的现象。对比3种环境下不同直径浮球ESE，直径为80 mm的PE浮球表现出较为稳定的能力，分别为72.97%、71.74%、73.44%。经过GPR拟合得到的静风、单独风力、户外环境下的最优直径分别为84.6、80.2和77.0 mm。综合试验与模型分析，推荐使用直径约为80 mm的浮球，以实现最优的蒸发抑制效果。

为提高月降水量时间序列预测精度，改进混合核相关向量机(HRVM)、混合核最小二乘支持向量机(HLSSVM)、混合核支持向量机(HSVM)、相关向量机(RVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、支持向量机(SVM)泛化性能，基于1~3层小波包分解(WPT^1~3)方法和麋鹿优化(EHO)算法，提出WPT¹/WPT²/WPT³-EHO-HRVM/HLSSVM/HSVM/RVM/LSSVM/SVM月降水量时间序列预测模型，通过云南省大理州2个雨量站月降水量预测实例对18种模型进行验证。首先利用WPT¹/WPT²/WPT³对实例月降水量时序数据进行分解处理，划分训练集和验证集；然后基于训练集构建HRVM/HLSSVM/HSVM/RVM/LSSVM/SVM超参数优化适应度函数，利用EHO优化适应度函数获得最优超参数；最后利用最优超参数建立WPT¹/WPT²/WPT³-EHO-HRVM/HLSSVM/HSVM/RVM/LSSVM/SVM模型对实例各分量进行预测和重构。结果表明：①18种模型对月降水量均具有较好拟合、预测精度。其中WPT³-EHO-HRVM/HLSSVM/HSVM模型预测的平均绝对误差(MAE)、决定系数(R ²)1.70~0.81 mm、0.999 6~0.999 9，优于其他对比模型，具有最小的预测误差；WPT²-EHO-HRVM/HLSSVM/HSVM模型预测效果较好，精度较高；WPT¹-EHO-HRVM/HLSSVM/HSVM模型预测误差相对较大。②在相同分解层数和EHO优化情形下，通过线性组合不同核函数的EHO-HRVM/HLSSVM/HSVM模型能更好地适应不同类型的数据分布，显著提升月降水量预测精度。③WPT³分解效果优于WPT²，远优于WPT¹，月降水量预测精度随着WPT分解层数的增加而提高。④通过EHO优化HRVM/HLSSVM/HSVM/RVM/LSSVM/SVM超参数，能有效提升模型预测精度和预测效率。

为探究半干旱地区准确评估蒸散发量(ET)的模型，以甘肃会宁实验站的玉米农田生态系统为研究对象，使用了新的改进的并联双源能量平衡(P-T-SEB)模型耦合4个气孔导度模型包括Leuning(RL)模型、Jarvis-Stewart(JS)模型、Stannard(ST)模型和Irmak-Mutiibwa(IM)模型，通过基于贝叶斯理论的差分自适应算法率定模型参数，估算了玉米生长旺盛期的蒸散发，利用涡度协方差法测得的观测蒸散发值与模拟蒸散发值进行拟合来检验模型的性能。结果表明：P-T-SEB模型与Shuttleworth-Wallace(SW)模型相比有很大改进，均方根误差降低了9%；气孔导度模型中RL模型表现最佳，与JS、ST和IM模型相比，均方根误差分别降低了75%、66%和43%；综合所有评价指标，4个气孔导度模型的性能顺序为：RL模型>IM模型>ST模型>JS模型。综合考虑，RL气孔导度模型耦合P-T-SEB蒸散发模型是估算半干旱区蒸散发的最佳模型。

为探究不同泥沙含量下受淹胁迫对双季稻生理特性的影响，也为揭示鄱阳湖平原双季稻受淹减产机制，提出双季稻受涝减产措施提供理论依据。本研究采用盆栽试验与室内分析相结合的方法，根据此前淹水试验结果和鄱阳湖流域各河流多年平均含沙量（0.07~0.73 kg/m³），设置2/3株高和全淹2种受淹深度，S1（0 kg/m³）、S2（0.5 kg/m³）、S3（1.0 kg/m³）3种不同泥沙含量，对淹水后6 d、9 d早稻和中稻的根系活力、剑叶膜脂过氧化作用、抗氧化酶活性、叶绿素含量等指标进行了观测分析。结果表明：早稻抽穗开花期根系发达，但全淹导致其受损严重，中稻拔节孕穗期受淹更是严重抑制根系功能，根系吸收面积和根系活力减小37.00%、48.94%（早稻全淹），63.54%、79.36%（中稻）（p<0.05）。此时抗氧化酶系统迅速反应，细胞膜受损，膜脂过氧化作用不断加剧，叶绿素降解，全淹导致水稻缺氧严重，使其变化迅猛。与2/3淹相比，全淹下早稻SOD、POD活性增加43.56%、34.33%，MDA、Pro含量增加95.03%、119.79%，中稻剑叶Chl a、Chl b 含量显著减少8.06%、28.02%。双季稻受淹和泥沙含量增加导致全淹下根系吸收面积和根系活力进一步减小，SOD活性先增后减，POD活性持续增强，膜脂过氧化加剧，MDA和Pro含量迅速增长，且严重抑制光合作用。全淹时功能叶片附着泥沙堵塞气孔及浑浊泥沙水的遮蔽作用，使全淹时泥沙影响显著。

引黄扬水灌区渠道泥沙淤积问题是影响灌区正常运行及安全的瓶颈，研究入渠泥沙特性及输移规律，确定不同来水来沙条件下渠道冲淤，是解决灌区渠道泥沙淤积问题的关键。分析了麻地壕扬水灌区不同灌水期入渠泥沙粒径及含沙量沿程变化，讨论了不同理论下泥沙的起动流速和水流挟沙力。利用水沙输移模型，模拟了不同泥沙颗粒级配-含沙量-流量条件下总干渠的冲淤平衡点。结果表明：①总干渠悬移质粒径＜100 μm的泥沙占总含量的75%以上，水泵的抽吸和扰动作用导致泵站前池附近河道底泥进入总干渠。②水泵能量的输入导致总干渠含沙量沿程先升高后下降，相比于其他公式，张罗号起动流速公式和张红武挟沙力公式更适用于该灌区渠道泥沙输移水力计算，来沙中值粒径d ₅₀≥90 μm时，现状输水流量和边界条件下渠道易发生淤积。③通过对不同泥沙颗粒级配、含沙量、流量下渠道冲淤过程的模拟，确定出17个冲淤平衡点。研究结果将有助于揭示该灌区总干渠泥沙冲淤过程机理，为解决渠道淤积问题提供科学依据。

针对传统明渠流量测量装置存在结构复杂、便携性不足等问题，设计了一种便携式的矩形渠道测流装置——明渠板式测流装置。通过理论分析、物理试验结合数值模拟的方法探究了其量测性能和水力特性，结果表明：测得渠道流量Q与量测板受力F_R 以及板宽B有关，并建立了流量Q与量测板受力F_R 以及板宽B的函数关系；测板上下游断面流速分布呈现显著空间异质性，渠道下游水流受装置的影响要大于上游；各断面流速分布以渠道中垂线对称，越靠近中垂线流速越大，且最大流速点位于水面以下某个位置；矩形明渠断面垂向流速与横向流速分布均符合抛物线型公式。

为促进新疆小流量高频次智能滴灌技术的应用与推广，确定棉花滴灌带适宜的滴头流量范围和灌水量，于2022-2024年在新疆昌吉棉花地滴灌系统基础上配套应用智能计量与管控装备，开展灌溉试验研究。将棉花田分等面积4块试验区，在相同的首部条件、灌溉水源、施肥量、农艺管理和统一智能管控条件下，选用滴头流量分别为0.8、1.4、1.8和2.2 L/h等4种滴灌带，监测与分析各试验区灌水量、灌水次数、灌水均匀度与产量等指标。研究结果表明：滴灌系统配套使用智能管控装备情况下，采用以上4种不同滴头的小流量滴灌带进行灌溉时，灌水量平均为195.0、225.0、270.0和330.0 m3/hm²，灌溉定额分别为3 985.5、3 955.5、3 955.5和4 015.5 m3/hm²，灌水均匀度为93.27%、92.86%、92.55%和90.08%，产量分别为6 645、7 455、7 380和7 155 kg/hm²。经综合分析，建议昌吉州智能滴灌棉花栽培管理的最佳滴灌带滴头流量为1.4 L/h，对应灌水频次为17次、灌水周期为4 d。

为了了解华北黄土区紫花苜蓿根系对不同坡度及土壤水分差异的响应规律并为生态护坡工程设计与灌溉管理提供科学依据。以紫花苜蓿为研究对象，边坡坡度（0°、20°、45°）和土壤含水率（15%、20%）为自变量，运用盆栽两因素完全随机试验和根系扫描技术，分析紫花苜蓿的根系生物量、根系形态、根系构型和分形特征的响应规律。结果表明：华北黄土区生态边坡的含水率及坡度会交叉影响紫花苜蓿的根系生物量累积、紫花苜蓿根系的形态特征以及根系的拓扑结构和分形特征。试验条件下，提高土壤含水率可以促进苜蓿根系的生物量累积，以及根系总长度、总表面积、总体积、根系平均直径的增加，平均增幅分别为26.42%、17.14%、11.91%、57.60%和11.77%；坡度变化在不同土壤含水率下对以上指标的影响规律有一定差别，其中低含水率条件下均表现为随坡度增加逐渐减小，高含水率条件下，根系生物量、根体积和根直径表现为先增长后降低，根总长和根总表面积则表现为随坡度逐渐增加；坡面生境的差异并未改变苜蓿根系分支类型，均为叉状分枝，拓扑指数均接近0.5，但根系拓扑参数和分形指数有所差异，总体表现为低含水率下根系分支结构更复杂，高含水率下根系空间探索能力较高；而坡度的增加则会抑制根系空间探索能力。在实际边坡工程中对于相对较高的边坡在稳定性安全冗余内可以适度提高根系土壤层含水率，以促进边坡表层根系的固土效果。

为筛选出适合山西设施番茄生长的有机水溶肥种类及浓度，提高番茄产量与品质，试验以草莓西红柿作为供式品种，在越冬日光温室大棚中进行分组实验，以不施肥为对照（CK处理），设4种有机水溶肥处理，分别为矿源黄腐酸钾有机水溶肥（T1）、海姆菲特腐殖酸有机水溶肥（T2）、甲壳素海藻精有机水溶肥（T3）和起彩沃根绿叶膨果有机水溶肥（T4），每种肥料均分低（L）、中（M）、高（H）3种浓度，研究滴灌下不同有机水溶肥不同浓度处理对番茄生长、品质、产量指标的影响。结果表明：T4-M处理效果最佳，与CK处理相比，在定植120 d时番茄植株的株高、茎粗分别提升了42.46%、57.14%，叶片SPAD值和平均叶面积在定植60 d时较CK处理分别提升了10.56%、102.07%。果实中可溶性糖、糖酸比、VC、番茄红素含量显著提升了32.30%、141.15%、82.65%、52.47%，产量显著提升65.91%。耦合协调度分析结果表明，T4-M处理对提高番茄品质效果最佳。总体来说滴灌不同浓度的有机水溶肥可以有效促进番茄生长，提高品质，增加产量，其中以T4-M效果最佳。综上所述山西设施番茄推荐采用滴灌T4-M的施肥方案，既可以减少肥料施用量，又可以提高水分利用效率。

高光谱技术有助于非接触、高效地反演冻土含水率，但冻结状态下的土壤对光谱反射特性有显著影响，因此采用更有效的光谱数据处理分析方法对提高冻结土壤质量含水率反演的精度至关重要。以黑龙江鹤山农场典型季节性冻土区黑土为研究对象，获取高光谱反射率和土壤含水率数据，将原始光谱反射率进行0~1阶（步长为0.2阶）的分数阶微分（FOD）与4~1024 尺度（以4的幂次方增加）的连续小波变换（CWT），通过变量投影重要性分析（VIP）提取特征波段后，综合应用偏最小二乘回归（PLSR）、支持向量机（SVM）、随机森林（RF）与极限学习机（ELM）四类算法构建土壤含水量预测模型。结果表明：低梯度分数阶微分与连续小波变换预处理方法建模效果更佳，决定系数在不同分数阶与尺度上呈现单峰分布；不同模型反演精度差异较大，其中SVM模型反演精度较高，ELM模型次之，PLSR和RF模型最差。冻结状态下，经4、16尺度的连续小波变换，采用SVM模型反演的土壤含水率精度最高（R ² _P 均大于0.59，均方根误差分别为0.291与0.299）；未冻结状态下的模型精度优于冻结状态，其中基于0.2、0.4、0.6及0.8阶微分处理后构建的SVM模型表现最佳（R ² _P 均大于0.83，相对分析误差均大于3.6）。研究构建的小尺度CWT-VIP-SVM模型，可为季节性冻结黑土含水率的高光谱监测提供一定的技术支撑。

作物种植结构是规划灌溉制度、估算作物产量的重要参考依据，利用遥感准确地对作物进行识别是一项具有挑战性的任务。研究采用5-9月组成的时序影像和各单月影像，分别提取光谱反射率和指数，并通过RF、SVM和DT等算法对玉米、大豆、水稻进行分类，对比时序影像和单月影像的分类精度差异。结果如下：①在RF算法上，时序影像比最佳单月影像的分类精度提高了6.4%；SVM算法提高了3.33%；DT算法提高了6.25%。②在时序影像上，RF算法的分类精度比SVM提高了2.92%，比DT提高了6.25%。综上所述，时序影像可以提高作物的分类精度，且RF为最佳算法。

针对宁波市各区县水资源禀赋特征及对节水农业发展的差异化需求，基于PSR分析方法构建了区域尺度上的节水农业评价指标体系，利用Moran's I空间自相关分析，研究宁波市节水农业发展的时空分布特征，结果表明：2018-2022年间，宁波市节水农业发展整体水平不断提升，区域上呈现三级梯队格局，差异较为显著，区域间发展相对独立，存在“高值孤岛”现象，空间关联性和区域协同性较弱。总体而言，宁波市节水农业发展的区域不平衡性较为突出，未来应进一步完善技术创新共享体系和区域协同发展机制，以推动节水农业的可持续发展。