【目的】研究淮河流域土地利用变化特征并预测淮河流域2030年土地利用变化，实现流域土地资源的合理开发利用。【方法】基于淮河流域1990—2020年共7期的土地利用数据，采用土地利用转移矩阵和土地利用动态度分析淮河流域土地利用变化特征。基于元胞自动机-马尔科夫（CA-Markov）模型模拟淮河流域2010和2015年的土地利用格局，并在满足一定的精度条件下，预测淮河流域2030年的土地利用变化趋势。【结果】(1)耕地和建设用地面积占淮河流域土地利用面积的80%以上，是淮河流域最主要的两种土地利用类型；(2)耕地的减少和建设用地的持续扩张是淮河流域1990—2020年土地利用最为明显的变化特征；(3)基于CA-Markov模型模拟的2010年和2015年土地利用的Kappa系数分别为0.937和0.944，模拟精度较高；(4)预测的淮河流域2030年土地利用变化显示：耕地的减少和建设用地的扩张仍然是主要趋势，但二者变化幅度放缓，林地和草地的变化不显著，水域面积继续增加。【结论】淮河流域建设用地大幅度扩张以及耕地面积持续减少应引起重视，基于CA-Markov模型模拟的2030年土地利用变化可为流域未来土地利用开发提供参考。

【目的】秸秆、有机肥、生物炭等众多有机物料被广泛应用于农业实际生产之中，改良土壤结构是其主要效用之一。在此基础上，定量评价改良效果成为当前国内外的研究热点。【方法】本文针对不同有机物料对土壤结构的改良效应及其定量化评价方法进行了归纳和评述。【结果】在低温干旱地带，有机肥和聚丙烯酰胺对土壤结构的改良效果较好；在气候多变以及高温潮湿地区，秸秆的改良效果更优；生物炭适用于改良粗质土壤结构；木本泥炭适用于改良细质土壤结构；为多尺度、定量化地评价有机改良剂对土壤结构特性的影响，土壤原状结构的无损获取技术以及相对应的数字图像处理方法成了当下和未来的主要研究手段。【结论】在今后的研究中应当根据土壤的理化性质合理选择改良物料，通过多学科交叉对各尺度的土壤物理结构进行优化，对未来研究土壤结构的新方法等作了展望。

【目的】针对水文模型结构的不足提出改进方法。【方法】选择新安江模型、GR4J(mode′le du Ge′nie Rural a′4parame′tres Journalier)模型以及HYMOD模型在淮河流域进行应用对比分析，并基于GR4J模型与HYMOD模型的汇流结构对新安江模型进行改进，提出2种改进模型方法。【结果】(1)3种概念性水文模型在淮河王家坝流域均具有较好的适用性，其中新安江模型效果最好，但该模型在大流量模拟时存在低估现象；(2)M2模型（HYMOD模型汇流结构下的新安江模型）与新安江模型的模拟结果相近，大流量的模拟同样偏小，改进效果不明显；(3)M1模型（GR4J模型汇流结构下的新安江模型）模拟效果最佳，可以有效改善新安江模型对大流量的模拟效果，改进效果显著。【结论】M1模型可以有效改善新安江模型模拟径流时出现流量以及洪峰流量的低估现象，在研究流域内具有一定的应用价值。

【目的】促进地区农业水资源高效利用,在保证粮食安全的基础上,降低灌溉需水量,推动农业节水、提高产量和效益。【方法】以安阳市为例,以经济、社会、生态和水资源效益最大为综合目标,引入惯性权重衰减和粒子变异策略,建立了基于改进粒子群算法的多目标农业种植结构优化模型。【结果】通过对现状水平年2018年、规划水平年2025年(近期)、2035年(远期)的种植结构调整,在结合现状缺水程度下,压减耗水量大的小麦、玉米等粮食作物种植比例,增加油料、蔬菜及食用菌等经济作物种植比例,经济、社会、生态、水资源目标的综合效益分别提升13.59%、10.90%、9.82%;同时,在满足农作物全生育期需水量的情况下,缺水率分别缩减9.02%、9.56%、9.95%,在一定程度上缓解了农业水资源供需矛盾。【结论】改进粒子群算法使种植结构得到平衡优化,在提高综合效益及产量的同时能够降低灌溉需水量。

【目的】综合评估不同灌溉方式对农田温室气体排放的影响，并分析其产生差异的驱动机制。【方法】本研究采用Meta分析方法，在中国知网和Web of Science搜集关于不同灌溉方式对温室气体排放的相关文献，共提取37篇文献，176组观测数据，分析了不同灌溉方式下温室气体排放的差异，并解释了土壤水分分布造成土壤环境因子变化进而导致温室气体排放产生差异的机制。【结果】与滴灌相比，漫灌、沟灌、地下滴灌对CO_2排放量的影响没有显著差异，喷灌显著增加了CO_2排放量（p<0.05）；漫灌、沟灌、喷灌显著增加了N_2O排放量（p<0.05），但与滴灌相比，地下滴灌的N_2O排放量没有显著差异；与滴灌相比，漫灌、沟灌、喷灌、地下滴灌对CH_4排放量的影响没有显著差异。沟灌方式下，土壤温度T是影响土壤CO_2排放的关键因素，铵态氮、土壤温度和土壤充水孔隙度（WFPS）是影响土壤N_2O排放的关键因素；漫灌方式下，硝态氮是影响土壤CO_2排放的关键因素，铵态氮、土壤温度和土壤充水孔隙度是影响土壤N_2O排放的关键因素；喷灌方式下，土壤充水孔隙度是影响土壤N_2O排放的关键因素；地下滴灌方式下，土壤温度是影响土壤CO_2排放的关键因素，硝态氮和土壤充水孔隙度是影响土壤N_2O排放的关键因素；滴灌方式下，硝态氮、铵态氮和土壤充水孔隙度是影响土壤CO_2、N_2O排放的关键因素，另外，土壤温度也是影响土壤CO_2排放的关键因素。【结论】建议旱区农田灌溉减少喷灌及漫灌、沟灌的使用，大范围推广滴灌及地下滴灌技术。

【Objective】 N2O is a greenhouse gas 298 times more effective than CO2 at trapping heat in the atmosphere. Reducing its emission from agricultural soils hence plays a crucial role in mitigating global warming. In this paper, we investigate experimentally the efficacy of regulating nitrogen fertilization to reduce N2O emission from wheat-maize rotation farmlands in Northern China.【Method】The experiment was conducted in field, consisting of conventional nitrogen fertilization of 300 kg/hm2 (N1), and reduced nitrogen fertilization of 240 kg/hm2 (N2). Without nitrogen fertilization was taken as the control (CK). In each treatment, we measured N2O efflux during the growing season of the wheat and maize, respectively, as well as soil properties.【Result】① Reducing nitrogen fertilization effectively reduced N2O efflux; N2O efflux in the maize growing season was much higher than that in the winter wheat growing season. Because of temperature difference, N2O efflux induced by nitrogen fertilization to maize was higher than that to the wheat. ② The N2O efflux was influenced by soil nitrogen and soil properties; its variation with these factors can be fitted to N2O efflux =181.952+1.450×NO3--N+8.401×NH4+-N-0.514×EC for the wheat, and N2O efflux = -354.606+4.592×NO3--N +157.848×NH4+-N to the maize, where EC is electrical conductivity of soil solution.【Conclusion】Appropriately reducing nitrogen fertilization can reduce N2O efflux in winter wheat-maize rotation production systems without compromising the crop yields in Northern China, with the reduction in the maize growing season more significant than in the wheat growing season.

农作物秸秆是农作物的重要光合产物和最主要的副产品，资源十分丰富。其富含氮、磷、钾等元素，是农业生态系统中一种十分宝贵的生物质资源，利用潜力巨大。秸秆还田是最主要的秸秆资源化利用方式，具有改良土壤、保水控盐和培肥增产等显著效果。本文系统整理和总结了2012年以来秸秆还田对土壤理化性质、水盐运移、土壤肥力及作物产量、负面影响及防治措施的研究进展，探究其影响规律和作用机理，探寻不同秸秆还田处理方式的适用性。整理归纳了秸秆还田配合不同耕作方式、添加物及预处理和粉碎程度等改善土壤理化性质的研究概况，总结了秸秆改善土壤理化性质作用机理；对比分析了秸秆还田量、埋深、长度和还田方式等对秸秆还田调控水盐运移的影响，探究了秸秆保水控盐的作用机理；总结概述了秸秆还田提升土壤肥力，促进作物增产的研究成果，提出了配施氮肥，加快秸秆腐解和注意土壤初始水肥条件等合理建议；阐述介绍了当前秸秆还田面临的主要问题及其防治措施；最后，在前人的研究基础上提出了秸秆还田实际应用的部分注意事项，并对未来潜在研究方向进行了展望。以期为秸秆资源化利用、盐渍土改良、农业高效生产等方面的研究、应用与决策提供有价值的参考依据。

【目的】综述砾石对土壤水文过程影响，总结石质土壤水文过程研究存在的问题与挑战，展望未来研究方向。【方法】本文主要介绍了砾石结构（砾石覆盖度、砾石量、粒径等）对土壤入渗、径流、壤中流、优先流和水分蒸发等土壤水文过程的影响，并分析了目前用于模拟和定量表征砾石对土壤水文过程影响的数学模型研究进展。【结果】砾石对土壤水文过程的影响机制尚不明确，现有研究方法不能满足对砾石与土壤水文过程之间错综复杂关系的研究，土壤砾石结构的定量化、异质性及土壤水文参数的定量表达还未被纳入数学模型参数，缺乏多要素、多尺度的砾石水文过程模拟，没有准确可靠的尺度转换理论和方法，无法实现不同尺度上砾石和水文信息的转换。【结论】如何将新技术引入到研究中，更新研究方法、明确影响机理、丰富研究内涵、提高数据精度，是该研究要解决的关键问题；深层土壤中的砾石特征及其对壤中流和优先流的影响研究、不同尺度上砾石和水文信息的转换以及多尺度数学模型的建立是未来研究的重要方向。

【目的】探究北方水工渠道混凝土衬砌在冻融-风沙吹蚀不利环境的损伤破坏机制。【方法】利用内蒙古地区固体废弃物粉煤灰和硅粉配制满足渠系工程要求的混凝土试样，研究不同铺设方位渠道混凝土衬砌的抗冻融-风沙吹蚀损伤特征及对其使用寿命的影响。【结果】(1)风沙吹蚀加速了北方寒区混凝土衬砌的冻融损伤破坏，渠道混凝土表面浆体剥蚀程度随吹蚀角增大而加剧，90°吹蚀角风沙吹蚀时混凝土表面损伤最严重，加速了表面浆体脱落和内部损伤，对混凝土内部产生的损伤是30°吹蚀角的2倍；(2)吹蚀面劣化程度表现出明显的分形特征，冻融-风沙吹蚀耦合作用使内部小孔隙向大孔隙演变；(3)基于物质衰变理论与灰色理论，建立了相对动弹性模量的GM(1,1)灰色预测模型和不同角度风沙吹蚀下混凝土冻融循环损伤的寿命预测模型。【结论】水工混凝土衬砌服役寿命随吹蚀角增加而减小，90°吹蚀角作用下服役寿命缩短为25.83 a。

【目的】综合现有河套灌区现代化改造成果,探讨当前形势下灌区在农业深度节水方面的潜力及问题。【方法】采用数理统计的方法,对河套灌区2015—2022年的生态引黄用水量、农业引黄用水量、春汇秋浇用水量及灌溉面积等历年水情数据资料进行统计分析。【结果】截至2022年高效节水灌溉面积占有效灌溉面积的22.7%,灌区农田灌溉水有效利用系数达到0.457,较2015年明显提高;2015年至2022年以来,灌区每年生态需水量在4亿m~3左右,秋浇年平均水量为14.77亿m~3,占年平均用水量的34.1%,有近一半秋浇水量补充地下水;每年秋浇面积40.8万hm~2,约占灌区灌溉面积的53%,折算后的田间净秋浇水量为1 980 m~3/hm~2,较推荐秋浇净定额多用约300 m~3/hm~2。【结论】灌区节水阈值为40亿m~3,另外每年还应引入约4亿m~3的生态用水;灌区的节水潜力主要在秋浇,可以通过压缩秋浇面积、分区域、分年度轮流秋浇、调整种植结构、发展高效节水农业等方式实现节水;灌区水权交易应优先盟市内部,工程项目应优先选择在干渠、分干渠进行。

为“发展生态农业，保障农业的可持续发展”，在高标准农田项目设计中应用高效节水灌溉技术，加快现代农业建设进程，实现农业现代化的有力保障。巩固和挖掘高标准农田工程效益，努力加强节水灌溉项目建设，全面推行农业节约用水，实行水资源的高效利用。通过本文研究，能有效解决项目区农业灌溉用水不足问题，提高灌溉水利用率和灌溉用水保证率。对该区域农业的可持续发展具有良好的经济、社会效益。

【目的】基于遥感模型快速识别大尺度空间土壤盐渍化程度并及时预警，以防止土壤盐渍化。【方法】通过分析归一化植被指数（NDVI）、盐分指数（SI）和地下水埋深之间的响应关系，探讨了一种基于遥感模型SDI(Salinization Detection Index)的土壤盐渍化临界地下水位确定方法，并应用于民勤绿洲区。【结果】(1)植被NDVI与土壤盐渍化程度具有指数关系，盐渍化遥感监测指数SDI可以综合反映区域植被长势和土壤盐渍化程度。(2)SDI和地下水埋深在空间分布上呈显著负相关关系，说明SDI能够较好地反应土壤盐渍化程度。【结论】民勤绿洲区轻度盐渍化、中度盐渍化和重度盐渍化对应的地下水埋深分别为4.7、3.2、1.8 m。

【目的】探究甘薯在膜下滴灌条件下的需、耗水规律与生长特征，明晰水氮调控对甘薯品质、产量及土壤水氮分布的影响。【方法】基于二因素田间裂区试验，设置3个滴灌水平（0、800、1 600 m~3/hm~2，分别记为W1、W2、W3）和4个施氮水平（0、120、240、360 kg/hm~2，分别记为N0、N1、N2、N3），研究灌水量和施氮量对甘薯干物质量、产量、品质及水氮利用效率的影响。【结果】增加灌水量能够显著提高0～60 cm土层的土壤含水率，降低土壤硝态氮、铵态氮量，促进土壤养分流动与转化。土壤氮素的赋存形态以硝态氮为主，0～60 cm土层的土壤硝态氮量随施氮量的增加而升高；甘薯干物质量随灌水量的增加而增大，随施氮量的增加呈先增后减的变化趋势。灌水量、施氮量及其交互作用对甘薯营养成分均有显著影响，甘薯可溶性糖量随施氮量的增加而增加，淀粉量与粗蛋白量随施氮量的增加呈先增后减的变化趋势，W3N3处理下的淀粉量与粗蛋白量相比W3N2处理分别降低了3.97%、14.27%；不同处理下的甘薯产量与水氮利用效率差异显著，甘薯产量、水分利用效率和氮素农学利用效率在W3N2处理下最高,分别相比其他处理提高了7.81%～61.61%、0.38%～21.51%和20.23～145.61%。【结论】本试验条件下，适宜甘薯生长的最佳灌水量为1 600 m~3/hm~2，最佳施氮量为240 kg/hm~2，在保证水氮利用效率的同时可促进甘薯增产。

【目的】研究辣椒最佳有机肥替代化肥的施用比例。【方法】以“六十早”辣椒为试材,根据化肥减施水平设计纯化肥、减施1/6、减施1/3、减施1/2、减施2/3、减施5/6和纯有机肥共7个施肥梯度,研究有机肥替代化肥对辣椒生长发育的影响,分析不同施肥处理下辣椒农艺性状、产量和偏生产力,建立肥料施用量与产量、偏生产力的数学模型。【结果】不同有机肥替代化肥处理下辣椒农艺性状和单株产量等存在显著性差异;辣椒产量(Y1)、PFP(Y2)与复合肥施用量(X)之间的肥料效应方程为Y1=-0.032 4X~2+33.936X+65 657,Y2=-0.000 002X~2+0.001 8X+2.668 2。【结论】辣椒获得最大产量时,最佳复合肥施用量和有机肥施用量分别为523.70 kg/hm~2和31907.41kg/hm~2;辣椒获得最大肥料利用效率(PFP)时,最佳复合肥施用量和有机肥施用量分别为450 kg/hm~2和33 750 kg/hm~2。

【目的】探究微塑料对砂壤土孔隙结构的影响，为土壤新型污染物微塑料的防治提供科学依据，也对应用CT扫描进行土壤结构与土壤质量评估提供借鉴与指导。【方法】采用室内土柱模拟方法和计算机断层扫描技术，对CK（未赋存微塑料的空白组）和M（赋存2%浓度聚丙烯微塑料的试验组）处理进行了三维土壤孔隙结构的可视化分析和孔隙特征参数的测定。【结果】聚丙烯微塑料显著影响砂壤土孔隙结构。通过对三维孔隙结构可视化研究发现，CK中土壤孔隙分布较为均匀，出现明显下沉且纵向连续性强，而M处理中土壤孔隙破碎化程度高，连通性较差；且CK中土壤孔隙度为4.98%,M处理中土壤孔隙度只有3.79%。聚丙烯微塑料赋存条件下土壤孔隙数量与孔隙体积分布随土壤深度发生变化。在土柱0～4cm深度范围内，土壤孔隙总数量表现为CK>M处理，M处理中土壤孔隙总数较CK降低了73.02%，且二者的孔隙数量差异随土壤深度的增加而逐渐增大；土壤平均孔隙体积表现为CK(1 709mm3)>M处理（1235mm3），且相较于CK,M处理的大体积土壤孔隙数量占比有不同程度的降低。聚丙烯微塑料对砂壤土孔隙形态特征产生了影响。随着土层深度的增加，CK的孔隙成圆率趋于平稳，孔隙更接近圆形；但孔隙平均当量直径却表现为M处理>CK,M处理的平均当量直径均随土壤深度的增加呈逐渐上升的趋势。【结论】聚丙烯微塑料的赋存影响了砂壤土孔隙结构并降低了土壤孔隙度，对土壤孔隙数量和形态特征也产生了一定的影响。

【目的】地下滴灌技术的发展与应用对于解决农业用水危机、减缓农田生态环境问题具有重要意义。本文探究以地下滴灌为主题的研究进展，旨在推动地下滴灌技术研究领域的发展。【方法】以Web of Science核心合集数据库为基础，借助Origin等统计软件，结合CiteSpace知识图谱分析软件，从发文数量的分布特征、合作网络、关键词共现、突现词分析、共被引聚类5个角度对以地下滴灌为研究主题的知识图谱进行了分析。【结果】(1)地下滴灌研究发展大致分为萌芽阶段、波动发展阶段和快速发展阶段。该领域主流发文期刊是AgriculturalWater Management。Lamm、王京伟、李云开等核心作者的研究成果奠定了地下滴灌领域的学科基础。发文数量较多的国家包括美国、中国等。国家和机构间的合作较为紧密，作者间的合作呈现出“局部集中，整体分散”的格局。(2)地下滴灌主要研究领域包括土壤水分传输、植物生长与发育、灌溉水质与土壤盐渍化、灌溉水管理等；前沿领域主要包括水分传输机理的研究、水文学建模、灌溉水质的控制、滴灌技术的自动化控制等；未来研究方向主要集中在系统优化、节水灌溉新技术、土壤改良、智能化技术和新型材料应用等方面。(3)未来研究中，地下滴灌领域的研究应更加注重使用多重数据库对比分析，并通过跨学科的交叉研究探索新的影响因素和灌溉方法。为此，需要构建先进的合作平台，并注重对发展中国家和全球缺水地区案例的研究，以加强国家、机构以及作者之间的合作。随着该研究领域的发展和文献计量分析手段的进步，可以预见地下滴灌研究领域将呈集成化、智能化、可持续化和适应化发展趋势。【结论】利用Citespace软件对地下滴灌领域进行分析提供了良好的可视化效果，该分析涵盖了发文数量分布特征、合作网络、关键词共现、突现词分析以及共被引聚类。这些研究结果将为该领域的理论发展和实际应用提供重要的参考和指导。

【目的】分析植物-基质组合对农田退水的净化效果。【方法】以独流减河-八排干农田退水为研究对象，研究植物-基质组合系统中的植物种类和种植密度、基质材料和填充率、水力停留时间（HRT）等技术参数对农田退水净化效果的影响。【结果】植物-基质组合系统（水葱+鸢尾、沸石+火山岩）能够有效净化独流减河-八排干农田退水水质，形成相对丰度较高的脱氮除磷微生物菌群，在HRT=3 d的运行模式下，连续运行10个周期（累计30 d）对氨氮（NH_4~+-N）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）的平均去除率分别为95.74%、49.94%、89.03%。【结论】八排干人工湿地建成后，在植物-基质组合系统中植物、基质、微生物的共同作用下，出水水质稳定达到地表水Ⅴ类标准，为华北地区农田退水净化工程建设提供参考。

【目的】变化环境下我国水资源供需矛盾加剧,农业是我国主要用水部门,农业水资源优化配置是缓解缺水、提高水资源利用效率的有效途径。【方法】基于农业水资源的概念和优化配置内容,对作物灌溉制度优化、灌区种植结构与空间布局优化、灌区多水源联合调控、区域农业水资源承载力评价与优化配置、水-粮食-能源协同优化以及优化配置方法等方面的研究进展进行了系统综述。【结论】指出了农业水资源优化配置研究存在的问题与挑战,提出进一步对考虑气候变化、虚拟水贸易和水碳足迹的种植结构优化、基于二元水循环转化模拟的灌区多水源优化调控、水-粮食-能源-生态协同优化以及灌区适宜生态结构与耕地规模的研究。

【目的】探讨基于不同平台获取的遥感数据对河流水质反演的适用性。【方法】以邯郸市滏阳河为研究对象，分别采用Sentinel-2卫星影像、无人机（UAV）搭载多光谱传感器和ASD地物光谱仪3类遥感平台获取了不同季节的光谱数据，引入随机森林（RF）算法对不同水质参数建立反演模型，并评价模型的预测效果。【结果】(1)基于不同平台数据源的RF模型预测效果具有明显的季节特征，整体表现为，夏季优于春季，冬季最差，其中，3类平台遥感数据均可对夏季的各水质参数进行反演，春季可以完全由UAV遥感技术完成；(2)反映水体浑浊程度的Turb和SS，在不同季节均可由基于无人机多光谱数据的RF模型反演预测，尤其是冬季，利用Sentinel-2卫星和无人机（UAV）搭载多光谱传感器这2类面源监测遥感平台优势明显；(3)基于高光谱数据的RF模型对TN的检测效果最佳，春季的预测R~2超过0.9，且泛化能力很好；(4)不同季节的高光谱反射率曲线显示，因季节因素造成污染程度不同，反射率分布曲线存在差异，夏季不同区位反射率差距明显，相同波长，不同样本的反射率高值与低值变化幅度大，且吸收、反射变化明显，春季和冬季的反射率曲线形态类似，但春季各波长反射率变化较冬季明显。【结论】利用不同平台的遥感技术可以为河道水体水质监测提供丰富数据，为实现河道水质信息实时监测提供新的技术手段。

盐碱地是我国重要的后备耕地资源，主要分布于北方干旱半干旱地区，淡水资源短缺限制了盐碱地的开发利用。我国地下咸水、微咸水资源丰富，但利用率较低，研究咸水/微咸水资源的安全、高效利用的原理和技术对盐碱地农业开发利用意义重大。本文总结了盐碱地农田咸水/微咸水直接灌溉、咸-淡水交替灌溉等农田咸水/微咸水开发利用方式，分析了不同利用方式对土壤和作物生长的影响，归纳了当前常见的咸水处理技术以及覆盖、土壤培肥等配套农艺措施对咸水/微咸水安全利用的作用效果。总结了不同咸水/微咸水灌溉及配套措施对土壤盐分、有机质、养分、团聚体、微生物群落特征、作物养分吸收及产量的影响。从因地制宜进行咸水/微咸水资源开发利用、水资源受限条件下根域耐盐适生、智慧化灌溉技术研发等方面提出了未来研究展望，以期为咸水、微咸水安全高效利用提供借鉴。

【目的】探究湘江支流灌溉渠道沉积物当中的重金属污染特征。【方法】以湘江一级支流—耒水中段灌溉渠道中的沉积物为研究对象，测定7种重金属（As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn）的总量及水溶态量。采用地积指数法、生态风险系数法评估沉积物中的重金属污染状况及生态风险；基于相关分析和主成分分析揭示渠道沉积物重金属污染成因。【结果】研究区灌溉渠道沉积物重金属污染严重，其中Cd污染最为严重，总量超出环境背景值的6.4倍，受人为干扰强烈；该区域生态风险较高，考虑到沉积物中重金属自身及其对灌溉的影响，Cd的生态风险最为严重，其次为As；研究区沉积物中As、Cd、Zn与Pb、Cu污染分别为不同工矿活动导致，Ni、Cr污染则主要为非人为因素导致。【结论】耒水渠道沉积物当中的重金属污染严重，需采取措施以防止其受工矿活动的污染。

【目的】分析流域水质净化功能时空变化及其影响因素。【方法】基于InVEST模型生态服务水质净化模块，模拟北盘江流域2000、2010年和2020年TN、TP输出空间分布。【结果】北盘江流域2000、2010年和2020年TN、TP输出总量变化不大，但在空间分布上差异明显，TN输出总量均在8 000 t/a以上，20 a以来总共减少了120.76 t;TP输出总量均在1 200 t/a以上，20 a来总共减少了5.45 t，表明流域生态系统水质净化服务功能有逐渐变好趋势。TN、TP高输出区域主要集中在北盘江流域上游和中游以及城镇区周边，低输出区域主要在下游地势平坦的区域。【结论】耕地施肥过程中未被吸收转化的N、P营养物质以及城镇区的生活生产污水是造成流域水质净化功能恶化的主要因素，也是流域非点源污染的重要来源。

【目的】分析巴音河流域水化学与氢氧同位素特征，揭示流域内不同水体间的转换关系。【方法】结合水化学与稳定同位素技术，分析巴音河流域不同水体的水化学特征，探讨水体中离子来源及控制因素，进而识别不同水体间的补给机制。【结果】流域水体pH平均值、TDS平均值及DO平均值分别为7.53、399mg/L和5.46mg/L；河水、泉水中阴离子以SO_4~(2-)为主，地下水中阴离子以Cl~-为主；所有水体阳离子均以Ca~(2+)为主。水体中Na~+/（Na~++Ca~(2+)）的比值点主要分布在蒸发-结晶作用带和岩石风化带之间，远离大气降水带；巴音河流域水体蒸发线的斜率（4.94）显著小于当地及全球大气降水线斜率；河水氢氧稳定同位素的平均值介于流域北部山区大气降水和地下水的氢氧稳定同位素平均值之间。【结论】蒸发结晶作用和岩石风化作用是控制流域水体水化学特征的主要因素，且蒸发岩和碳酸盐的风化溶解是流域水体离子的主要来源。上游地下水接受地表水渗漏和侧向径流补给，比例分别为43.36%、56.64%；中游地下水接受地表水和河流上游补给，比例分别为69.51%、30.49%；下游地表水接受地下水和泉水补给，比例分别为10.26%、89.74%。

【目的】探究变扬程条件下轴流泵适宜以电折水方法。【方法】在定性分析轴流泵的以电折水系数(T_c)随扬程H变化的基础上,结合抽水试验结果,分析扬程变化对水电转换系数的影响。【结果】(1)扬程变化直接影响以电折水系数T_c,用固定的T_c值进行以电折水的转换必然导致很大的误差(超50%),用扬程对T_c进行订正,可大幅提高精度;(2)参考水泵特性曲线推导出的H-T_c曲线的斜率,用单点扬程的实测T_c值对T_c进行修正的方法,可简化实测T_c的工作量;(3)从能量转化效率分析,轴流泵的水泵系统将电能转换为势能的效率比较稳定,不随扬程变化,【结论】依据能量平衡原理提出电量-效率-扬程模型,是一种新的探索,计算水量的误差有望控制在15%以内。

【目的】探究河套灌区典型区域在干排作用下的排盐量及耕地盐分向荒地运移所需的容泄区。【方法】于2017—2018年开展田间定位监测试验,建立二维饱和-非饱和土壤水盐迁移模型,利用HYDRUS-2D模型研究向日葵农田灌溉制度下的土壤盐分向荒地的迁移量及迁移范围。【结果】耕地与所需承载盐分的容泄区面积之比介于1.48～1.53,耕地全年向荒地的排盐量1.98～2.06 t。【结论】耕地盐分向荒地运移所需的容泄区范围取决于耕地面积及其占整个区域面积的比例,研究结果可为调节区域水盐平衡和盐荒地土壤改良提供科学依据。

尽管以往研究运用制度经济学中的“产权管制结构—体制选择行为—经济制度绩效”范式解释了我国农业经济转轨的本质及其制度绩效提升的机制,但这一范式尚未运用于我国水资源产权制度改革研究。鉴于此,本研究基于对我国水权制度市场化改革现象和政策的梳理,得出以下理论假说:(1)我国水权制度改革的本质是从计划体制向市场体制的转轨,如果从产权管制的角度考虑,其本质是政府对水权管制的放松。(2)政府对水权管制的放松使得水资源经济租值耗散减少、水权市场制度绩效提高。为了进一步论证上述假说,在可交易水权制度和农业剩余水权向工业部门转移的市场交易背景下,定义了水资源经济租值,并通过经济模型推导了水资源经济租值的市场逻辑。在此基础上,分析了不同政府水权管制结构下的水权市场交易主体的行为逻辑及水资源经济租值耗散结果。本研究有助于进一步完善水资源产权制度改革的理论研究,为水资源产权制度改革提供理论依据。

【目的】探究北京市昌平区不同层位地下水埋深时空动态特征及其对降水的响应。【方法】基于2021—2022年北京市昌平区98处地下水自动监测井(浅层井75处、深层井16处、基岩井7处)的实测地下水埋深数据及降水观测数据,结合克里金插值法和Cross-correlation方法,分析了昌平区不同层位地下水埋深的空间分布、时间动态变化及其对降水的响应。【结果】昌平区地下水埋深的空间分布整体为东南部较高,西北部较低。浅层地下水埋深在2个观测年度均存在1处降落漏斗,深层地下水在2021年存在1处降落漏斗,但于2022年消失,基岩地下水埋深无降落漏斗。深层地下水埋深分布的空间变异性明显高于浅层和基岩层;浅层地下水和深层地下水在各月呈同步增长或下降趋势,埋深最大值分别出现在2021年6月和2022年5月,最小值出现在2021年12月和2022年12月。基岩地下水埋深的月变化规律与浅层及深层相比具有明显差异,月尺度上不同层位地下水埋深整体表现为基岩层>深层>浅层。【结论】2021年的地下水埋深整体高于2022年,这与降水量的年际变化有关;不同层位地下水对月降水量的响应不同,其中基岩地下水埋深对降水的响应存在明显的时滞性,滞后时间为6个月;而浅层和深层地下水无明显时滞性。

为解决新泰市水资源短缺、时空分布不均、用水粗放、地表水开发利用率低、水资源调配设施不完善、水网数字化智慧化水平低等问题;以节水挖潜、优化水资源配置格局、健全流域防洪减灾体系、打造生态水网为主线,以数字化、网络化、智能化调控为手段,延续并优化“一环五库、一河多支”的水网布局和结构,形成“两轴双环、三湖四库”的水网架构,实现新泰市水资源供给、防洪减灾、水系生态、智慧水利“四网融合”,充分发挥现代水网的网络化组合效益和整体效能,强化现代水网对新泰市支柱产业、重要城镇、大中型灌区、重点生态功能区、重大战略和经济社会高质量发展的支撑保障作用,引导新泰市产业结构调整、发展方式转变和经济布局优化。

【目的】探寻设施秋茬水果萝卜高产高效滴灌灌溉制度。【方法】以“冰淇淋”水果萝卜为供试对象，基于田间试验设置了5个灌溉下限土壤基质势阈值，分别为-10 kPa(T1)、-20 kPa(T2)、-30 kPa(T3)、-40 kPa(T4)、-50k Pa(T5)，灌水定额均为10mm，研究不同灌溉下限对水果萝卜生长、产量、品质和灌溉水利用效率（IWUE）的影响。【结果】随着灌溉下限土壤基质势阈值的降低，萝卜的叶面积、叶鲜质量以及肉质根的直径、根长、根体积和根质量均呈下降趋势，其中在各处理间根长差异不显著，T3、T4、T5处理下其余指标均显著低于T1处理，而T1处理和T2处理之间仅叶面积差异显著。与T1处理相比，T2—T5处理产量分别降低2.2%、29.9%、37.3%、44.0%。与T1处理相比，T2处理的IWUE增加了17.3%，而T3—T5处理降低了4.1%～6.6%。随着灌溉下限土壤基质势阈值的降低，萝卜可溶性固形物量呈先增加后降低的趋势，T2处理可溶性固形物量最大；Vc量呈增加趋势，T5处理Vc量最大。【结论】综上所述，控制灌溉下限土壤基质势阈值为-20 kPa、且灌水定额为10 mm时，设施水果萝卜可以在获得高产的同时大幅提高IWUE。

【目的】有效提高缺少气象资料条件下汾河流域参考作物蒸散量（ET_0）计算精度。【方法】选取汾河流域及附近7个气象站点1960—2017年逐日气象资料，根据不同气象要素组合，构建16种基于自适应模糊推理系统（ANFIS）的ET_0模拟模型，并与Hargreaves-Samani、Irmak-Allen、Makkink模型进行比较，评价ANFIS模型在汾河流域的适用性及可移植性。【结果】(1)ANFIS模型能很好地展现ET_0与各输入因子之间的非线性关系；仅输入Tmax、Tmin、Ra建立的ANFIS2模型模拟精度（平均R~2为0.882，平均NSE为0.876，平均RMSE为0.341 mm/d）能满足使用要求，随着输入气象要素数量的增加，模型模拟精度不断提高；(2)在输入因子相同时，ANFIS模型精度高于Hargreaves-Samani、Irmak-Allen、Makkink模型；(3)ANFIS模型在汾河流域具有很强的泛化能力和可移植性，不同分区建立的ANFIS模型相互移植时具有较高精度（平均R~2为0.983，平均NSE为0.978，平均RMSE为0.134 mm/d）。【结论】因此，在缺少气象资料时，基于自适应模糊推理系统建立的ET_0模拟计算模型可作为汾河流域ET_0计算的推荐模型。

【目的】利用修正Penman-Monteith(PM)模型对土壤水分胁迫条件下的柑橘树蒸腾速率进行模拟。【方法】基于2022年6—7月的气象数据、红外温度、叶片气孔导度及实测柑橘树蒸腾速率，对PM模型中的关键参数（冠层阻力和空气动力学阻力）进行模拟。采用Ortega-Farias模型模拟冠层阻力；采用Perrier对数法和仿叶法分别计算空气动力学阻力，将模拟的阻力参数应用于PM模型，模拟柑橘树在不同土壤水分胁迫条件下的蒸腾速率，评价不同阻力参数对PM模型输出精度的影响。【结果】柑橘树气孔导度和蒸腾速率随着土壤水分胁迫程度的增大呈下降趋势。Ortega-Farias模型模拟的冠层阻力与实测值具有较好的一致性，模拟值与实测值之间的决定系数（R2）为0.63，能够较好地反映柑橘树叶片冠层阻力在水分胁迫下的日变化情况。在模拟空气动力学阻力时，仿叶法的模拟值大于Perrier对数法的模拟值，且午时波动较大。在土壤水分充足、轻度土壤水分胁迫、中度土壤水分胁迫和重度土壤水分胁迫条件下，采用Perrier对数法计算空气动力学阻力时，PM模型的模拟值与实测值之间的R2分别为0.66、0.58、0.55、0.2；而采用仿叶法计算空气动力学阻力时，PM模型的模拟值与实测值之间的R2分别为0.71、0.64、0.62、0.24。【结论】当土壤含水率高于田间持水率的50%时，使用Ortega-Farias模型模拟冠层阻力并采用仿叶法模拟空气动力学阻力能够提升PM模型模拟柑橘树蒸腾速率的精度。

【目的】揭示寒冷地区季节性冰封水库明水期和冰封期的水动力与水质变化规律。【方法】以中国北方寒冷地区平原型水库—新立城水库为研究对象，基于水环境流体动力学，构建三维水动力水质模型，对一个完整水期（包括明水期和冰封期）的水温和总磷（TP）浓度进行模拟，对模型参数进行率定和验证。【结果】水库水位模拟值与实测值之间的平均相对误差（MRE）为4.47%，水温的MRE为12.5%,TP浓度在3个采样点的MRE均小于20%。【结论】三维水动力水质模拟结果能够客观反映新立城水库水动力、水温和TP浓度在明水期和冰封期的变化过程，可为水库水环境管理提供参考依据。

【目的】研究不同颜色地膜覆盖对盐碱地土壤水热盐环境及向日葵产量的影响，探究影响盐分运移的机理。【方法】2021年在内蒙古河套灌区开展了向日葵种植试验，设置黑色地膜覆盖（BM）、透明地膜覆盖（TM）和不覆膜（NM）3种处理，通过测量向日葵生育期内的土壤温度、含水率及全盐量，探究不同覆膜处理对盐碱地土壤温度变化、水盐运移特点和向日葵产量的影响。【结果】与NM处理相比，TM处理和BM处理向日葵苗期和现蕾期0～15 cm土层的土壤温度显著提高，分别提高了5.3～9.0℃（P<0.05）和2.9～5.8℃（苗期P<0.05）,BM处理比TM处理低1.25～3.45℃（P>0.05），开花期BM处理比TM处理低4.25～5.25℃(P<0.05)；在土壤基质势接近-20k Pa时，0～20 cm土层土壤含水率BM处理和TM处理分别比NM处理高21.3%(P<0.05)和10.6%(P>0.05),BM处理比TM处理高9.8%(P>0.05)；整个生育期0～10cm土层土壤全盐量BM处理和TM处理分别比NM处理低51.6%～81.7%(P<0.05)和28.9%～80.5%(P<0.05),BM处理比TM处理低4.1%～36.2%(P>0.05)。覆膜可以显著提高向日葵产量和水分利用效率，BM、TM处理产量分别比NM处理高51.8%、50.1%(P<0.05)，水分利用效率提高49.7%、48.9%(P<0.05)。黑膜对土壤水盐量、作物产量及水分利用效率的影响效果均好于透明膜，但差异不显著。【结论】2种覆膜处理均能显著增加土壤水分，减少盐分在土壤表层积聚，提高向日葵的产量和水分利用效率；黑膜与透明膜覆盖处理下土壤温度效应不同，黑膜比透明膜能保持更多土壤水分，降低表层土壤全盐量，黑膜覆盖更适合盐碱地控盐增产。

【目的】探究加压滴灌系统灌水时间及轮灌组优化模型。【方法】通过水力解析的方法，分析轮灌制度参数与管网主要水力性能参数的关系，提出了灌水量偏差最小为目标的数学模型，考虑了灌水时间及轮灌周期约束、滴头压力约束以及轮灌组流量等约束，采用遗传算法求解模型。【结果】在同一工程案例中，与W1方案相比，W2、W3方案滴灌系统完成1次灌水过程灌水量偏差率分别降低27%、37%，缩短滴灌系统1次灌水延续时间约15、20h，节约用电能耗15%、20%，提高水资源利用效率约14%、19%，减少作物生育期所水费80、111元/hm~2，电费72～86、100～120元/hm~2。【结论】基于传统滴灌工程设计采用加压滴灌系统灌水时间及轮灌组优化模型，可降低滴灌系统灌水量偏差率，缩短滴灌系统1次灌水延续时间，减少作物生育期水费和电费。

【目的】明确向日葵需水规律，提高水氮耦合效应。【方法】采用田间小区试验，设定3个灌水量，分别为雨养W0、补灌W1(67.5 mm)和常规灌溉W2(135 mm),3个施氮水平，分别为N0（不施氮）、推荐施氮N1(135 kg/hm2)、过量施氮N2(270 kg/hm2)，研究水氮耦合对向日葵产量、耗水量、水分利用效率、肥料利用率、水氮耦合效应的影响。【结果】随着灌水量的增加向日葵的产量、耗水量和氮肥利用率也增加，随着施氮量的增加向日葵耗水量也增加，N1处理的产量和氮肥利用率显著高于N2处理；W2N1、W2N2、W1N1处理的籽实产量较高；灌水量和施氮量对向日葵籽实产量和耗水量的交互效应显著。灌水量对向日葵籽实粗脂肪量影响较小，施氮量增加向日葵籽实的粗脂肪量减少。灌水量增加籽实的不饱和脂肪酸比例增加，优化施氮可增加籽实不饱和脂肪酸量。【结论】阴山北麓向日葵适宜的施肥灌水模式为补灌量159.2～177.1 mm，施氮量166～218.3 kg/hm2,12叶—现蕾期是需水需肥关键期，应保证该时期水肥供应。

【目的】探寻气压深松参数对耕地渗透性及灌溉蓄水能力的影响。【方法】建立了室内模拟耕层结构，通过对气压深松机理的分析，选取喷气压力、犁底密度、深松位置、喷气方向为试验因素（采用四因素三水平两两交互作用正交试验），以深松后犁底孔隙变化度为评价指标，进行了气压深松模拟试验。【结果】深松位置对犁底孔隙变化度即对渗透性的影响最大，犁底密度影响最小；各因素的交互作用对评价指标影响明显，二因素的交互作用下，评价指标最大的因素数值组合为：喷气方向为75°时与喷气压力2.2MPa及其与犁底密度1.8g/cm~3、深松位置0.35 m时两两组合；深松位置0.25 m与喷气压力2.2 MPa和犁底密度1.8 g/cm~3的两两组合；喷气压力1.4 MPa和犁底密度1.8g/cm~3的组合。【结论】气压深松可以增加耕地渗透性，增强灌溉蓄水性；试验条件下75°的喷气方向为较适宜的喷气方向；距土面0.35 m处为较适宜的深松深度；气压深松可提升高密度犁底层渗透性，为解决高密度犁底层不易被打破而导致水土保持效果不好的问题提供了新的思路。

【目的】探讨黄河源生态系统WUE的变化趋势及其影响因素。【方法】基于MODIS遥感数据定量估算了2000—2014年黄河源植被水分利用效率，并采用趋势分析和相关分析，研究了生态系统WUE时空变化特征及其对水热因子和植被因子的响应。【结果】2000—2014年黄河源WUE平均值为（0.59±0.35）g C/（m2·mm），空间上由西向东呈增加趋势，时间上呈不显著增加趋势（p>0.05）。其中，WUE显著增加区域的空间比例为30.29%，主要分布在黄河源西部和北部，覆盖类型为中、低覆盖度草地和耕地。黄河源生态系统WUE对水热因子和叶面积指数的敏感程度具有明显的空间异质性。【结论】在气候暖湿化影响下，水热和植被条件较差的中、低覆盖度草地WUE对植被改善有更高的敏感性。

【目的】研究不同降水年型下冬小麦、夏玉米的作物需水规律及成因。【方法】基于1954—2019年商丘市气象数据、1999—2019年河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站作物生育期观测数据和2011—2018年大型蒸渗仪观测数据，采用描述性统计和Mann-Kendall趋势检验方法，探究作物需水量和缺水量变化趋势，并通过主导分析法探索气象因子对作物需水量的影响。【结果】1954—2019年，周年有效降水量呈上升趋势，冬小麦季、夏玉米季有效降水量上升速率为3.09、5.23 mm/10a；仅丰水年下冬小麦季和周年有效降水量呈下降趋势。周年作物需水量呈极显著下降趋势（P<0.01），冬小麦季、夏玉米季作物需水量下降速率为6.72mm/10a(P<0.01)、18.47mm/10a(P<0.01)；不同降水年型下冬小麦季、夏玉米季和作物周年需水量均表现为下降趋势。周年作物缺水量呈极显著下降趋势（P<0.01），冬小麦季、夏玉米季作物缺水量下降速率为9.81、23.70 mm/10 a(P<0.01)；仅丰水年冬小麦季缺水量呈上升趋势。在平水年和枯水年，日照时间是影响冬小麦需水量的首要因子，但在丰水年相对湿度为影响冬小麦需水量的首要因子；夏玉米需水量的主要影响因子为日照时间、平均风速和最高温度，在3种降水年型下日照时间均为首要因子，其次是平均风速和最高温度。【结论】在丰水年型下，商丘地区冬小麦应在拔节—抽穗期灌溉，夏玉米季不灌溉；在平水年型下，冬小麦季应在拔节—抽穗期灌溉，夏玉米抽雄期灌溉；在枯水年型下，冬小麦和夏玉米在播前灌溉的基础上，还需分别在拔节—抽穗期和拔节—抽雄期进行灌溉。

【目的】研究进水口数、梯形流道齿数、出水口数对单翼迷宫式滴灌带抗堵塞性能的影响。【方法】采用物理试验、数值模拟、建立线性数学模型等方法，设计9组工况进行数值模拟，研究额定流量为1.8 L/h的单翼迷宫式滴灌带的水沙两相流流场，以及滴灌带不同进出水口数、梯形流道齿数对流态指数、流量系数的影响。【结果】SST k-ω两方程低雷诺数紊流模型更加适用于单翼迷宫式滴灌带流场的数值模拟；从进水口到梯形流道再到出水口，泥沙颗粒质量浓度逐渐变小；滴灌带第5进水口为主要进水口，第3出水口为主要出水口；进水口数、梯形流道齿数、出水口数对流态指数影响极小，对流量系数的影响显著性排序为梯形流道齿数>出水口数>进水口数；构建了流量系数与三因素之间的多元线性模型，该模型决定系数为0.987，精度较好。【结论】在梯形迷宫流道尺寸相同时，梯形流道齿数越少流道内部流速越大，更有利于泥沙颗粒排出流道。构建的流量系数与三因素的公式可实现出水口位置精准灌溉植物，合理利用土地资源。

【目的】探明盐分和水分对土壤水分传感器测量精确度和准确度的影响，并进行适用性评价。【方法】在新疆阿拉尔兵团第一师灌溉试验站开展室内试验，选用FDR、TDR型传感器，试验设置5个盐分梯度（分别为2、3、5、7、9 mS/cm），土壤含水率调至田间持水率之后自然蒸发，研究盐分和水分对土壤水分传感器测量精确度和准确度的影响。【结果】传感器的精确度和准确度受土壤盐分和水分的影响。标定前，CSF11、ML2x传感器的准确度较高且精确度表现稳定，EC-5、TDR305H传感器由于受土壤盐分和水分的双重影响，准确度和精确度较低。校准后，4种传感器的准确度和精确度明显改善。【结论】综合准确度、精确度和价格因素，资金充裕且含盐量不超过9 mS/cm时，可选用ML2x传感器；资金紧张时，低盐条件下选用CSF11传感器，中高盐条件下选用EC-5传感器；当土壤含水率不超过20%时可选用TDR305H传感器。