【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.

【目的】探究提高干旱区荒漠苜蓿农田滴灌水分利用效率的方法，制定适宜的节水灌溉制度。【方法】以苜蓿为研究对象，基于HYDRUS-1D模型设置4种灌溉水平（高强度大灌溉量（LH-I）、中强度大灌溉量（MH-I）、低强度中等灌溉量（SM-I）、无灌溉（CK））和5个0～20 cm土层初始土壤体积含水率梯度（4%、6%、8%、10%、12%，分别表示为S1、S2、S3、S4、S5），分析苜蓿根系土壤体积含水率降至土壤凋萎点的时间、峰值及维持在土壤凋萎点以上的时长，筛选0～20 cm土层不同土壤初始体积含水率下的最优灌溉水平。【结果】0～20 cm土层土壤体积含水率的变化对SM-I、CK灌溉水平具有显著影响；在无灌溉的情况下，体积含水率?10%的0～20 cm土层土壤会补给根系层水分；低含水率的0～20 cm土层土壤更有利于LH-I灌溉水平下的水分在根系层的留存，SM-I水平下根系层水分的留存时长与0～20cm土层土壤体积含水率呈正相关。LH-I灌溉水平下的深层土壤体积含水率峰值相比MH-I、SM-I、CK灌溉水平分别提高10.28%、27.91%、107.93%;MH-I灌溉水平下根系层土壤体积含水率维持在凋萎点之上的时长最久，平均为5.7 d。【结论】当0～20 cm土层土壤体积含水率≤4%时，可采用LH-I灌溉水平；当0～20 cm土层土壤体积含水率?4%时，MH-I灌溉水平为最优选择。

【目的】探究不同灌水定额对春玉米全生育期耗水特征及产量的影响，优化克拉玛依地区春玉米节水灌溉制度，以提高当地水分利用效率。【方法】于2021年5—9月在克拉玛依农业综合开发区开展春玉米田间试验，设置6个灌水处理W1(225m~3/hm~2)、W2(300m~3/hm~2)、W3(375m~3/hm~2)、W4(450m~3/hm~2)、W5(525m~3/hm~2)、W6(600m~3/hm~2)，探究不同灌水定额对春玉米耗水特征及产量的影响。【结果】(1)各生育期不同灌水处理0～100cm土层土壤含水率随土层深度增加呈“增-减-增”的变化趋势。W5处理在喇叭口期、抽雄散粉期、乳熟期、完熟期较W1、W2、W3、W4、W6处理0～100cm土层土壤贮水量平均增加了2.35%～9.11%、0.21%～4.37%、0.39%～1.79%、0.60%～4.48%。(2)完熟期W5处理百粒质量显著高于W1处理和W2处理，但与W3、W4、W6处理无显著性差异。W5处理穗粒数较其他处理显著提高10.49%～36.01%，穗长较其他处理显著提高8.31%～27.12%。(3)综合评判模型计算得出W5处理（525 m~3/hm~2）综合评价指数最高。【结论】因此，全生育期灌水10次，灌水定额为525 m~3/hm~2是克拉玛依地区最优灌水处理。

【目的】明确黄河流域中游地下水干旱时空演变规律。【方法】基于GRACE/GRACE-FO卫星数据和GLDAS数据计算标准化地下水干旱指数SGDI，利用改进的Mann-Kendall趋势检验研究和识别黄河流域中游的地下水干旱时空演变规律，利用Spearman相关分析研究地下水干旱对植被变化的响应。【结果】(1)黄河流域中游地下水储量异常以-0.027mm/d的速率变化，时空分布极不均匀。(2)地下水干旱时间上分布不均匀，在2018年之后发生中度甚至重度的地下水干旱，且SGDI的Theil-Sen变化率为-4.10×10-4/d，未来地下水干旱有显著的增加趋势。(3)地下水干旱空间上分布不均匀，干旱增加趋势面积占比为63.02%，未来干旱恶化趋势增加，出现自西南向东北加剧现象。(4)植被变化对地下水干旱的驱动作用不显著。【结论】黄河流域中游地下水干旱较严重，地下水干旱对植被变化存在不显著的响应。

【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】探究膜孔灌自由入渗条件下VG模型参数敏感性。【方法】基于HYDRUS-2D软件，采用单因子扰动分析方法，研究vanGenuchten方程中α、n、θ_r对膜孔灌单点源自由入渗特性的影响。【结果】(1)单位膜孔面积累积入渗量与α负相关，与n正相关，θ_r对单位膜孔面积累积入渗量无影响。水平湿润锋运移距离与α负相关，θ_r对其无影响。垂直湿润锋运移距离与θ_r负相关，与n正相关。入渗结束时高含水率湿润体面积与θ_r、n正相关，n的扰动对高含水率湿润体面积影响最大。(2)单位膜孔面积累积入渗量的相对灵敏度随α增大而逐渐减小，α的正扰动对单位膜孔面积累积入渗量的影响程度弱于负扰动。α负扰动时，水平湿润锋运移距离的相对灵敏度随扰动幅度的增大而逐渐增大；α正扰动时，水平湿润锋运移距离的相对灵敏度随扰动幅度的增大而逐渐减小。(3)n负扰动时，单位膜孔面积累积入渗量与垂直湿润锋运移距离的相对灵敏度均随扰动幅度的增大呈先增加后减小的趋势；n正扰动时，单位膜孔面积累积入渗量的相对灵敏度随扰动幅度的增大呈先减小后增加再减小的趋势。【结论】n发生扰动对膜孔灌自由入渗特性影响最明显，θ_r发生扰动对入渗特性影响最小。

【目的】探究应用微生物诱导CaCO3沉淀（MICP）固结土壤技术对于土质排水沟边坡稳定性的影响机制。基于土工直剪试验和数值模拟法研究不同工况下MICP加固的土坡稳定性，为MICP生物护坡措施应用于土坡加固提供理论依据。【方法】选用OD_(600)=0.97的巴氏芽孢杆菌和1 mol/L的固结液（CO(NH_2)_2∶CaCl_2=1∶1），固菌比为5∶3，添加15%固结液质量的脲酶抑制剂。布置4个试验土箱，设置对照组CK和固结组C1、C2、C3，对照组喷洒清水，设计入渗10 cm土层，固结组按先固结液后菌液顺序喷洒设计入渗5、10、15 cm土层。对固结后的风干土、饱和土、落干土进行直剪试验，利用直剪结果分析不同工况土坡稳定性。【结果】MICP处理的土体抗剪强度均有所提升；饱和处理后CK、C1、C2、C3的内摩擦角降幅为46.67%,39.73%,28.98%和27.85%，黏聚力降幅76.37%,62.83%,39.09%和51.62%,CK土坡处于欠稳定，C1、C2、C3土坡满足安全要求，黏聚力是影响边坡稳定的主要因素。【结论】MICP可以提高土质排水沟边坡的稳定性，其最佳固结深度是10 cm。

【目的】提出一种高效的压力调节器弹簧参数快速设计方法，加快相关设备的研发速度和设计精度。【方法】该文基于动网格技术，以一种移动部件为“杯”式结构的压力调节器为例，根据力的平衡原理和胡克定律，构建了弹簧参数求解模型。通过3D打印试样进行水力性能实测，验证了弹簧参数设计结果的可靠性和精准程度【结果】在所建立模型的基础上，提出了弹簧参数快速设计方法，该方法的预置压力设计绝对误差RE小于2%；得到了预置压力设计值0.10 MPa条件下，压力调节器主要结构参数对配置弹簧参数的影响规律并构建了弹簧参数回归模型。【结论】对于某一固定结构的压力调节器，其预置压力随配置弹簧紧力的增大而线性增大。预置压力确定时，弹簧预紧力与移动部件上游受压面面积和调压断面高度线性负相关，与移动部件下游受压面面积线性正相关。在预置压力规格、调压稳定性、调压范围和适用流量均满足设计要求的前提下，压力调节器结构参数对弹簧预紧力的交互影响不显著，但对弹簧刚度和弹簧压缩长度存在显著的交互影响，因此导致了传统压力调节器设计中，优化某一性能指标而导致其他性能指标劣化的问题。

【目的】利用田间小区试验，研究养殖废水灌溉对大蒜生长、产量、水氮利用效率及土壤总氮的影响，以期促进养殖废水的回收利用，减少大蒜水资源和氮肥用量，为养殖废水灌溉节水减排提供科学依据。【方法】在国家农业环境大理观测实验站开展了大蒜养殖废水灌溉试验研究。试验根据不同灌溉水源和施氮水平设5个处理（CK：清水灌溉+不施氮肥，C1：清水灌溉+全量氮肥390 kg/hm~2,C2：清水灌溉+减量氮肥312 kg/hm~2,R1：养殖废水灌溉+不施氮肥，R2：养殖废水灌溉+施用氮肥150kg/hm~2），分析比较不同处理下大蒜各生育期生长指标、产量、水氮利用效率和土壤总氮的变化规律。【结果】R2处理下大蒜生长发育状况最佳，R1处理在较低施氮水平下达到C1处理水平的生长指标；R2的大蒜产量最佳，C1、C2、R1、R2处理鳞茎产量分别比CK提高111.30%、81.23%、98.19%、142.01%；相比C1处理，养殖废水灌溉（R1和R2处理）下氮肥吸收利用率分别提高154.71%和92.25%，氮肥偏生产力分别提高110.75%和47.63%，灌溉水分生产率的相对变化分别为-29.19%和2.34%,0～40cm土层的土壤总氮增量分别降低9.25%和3.89%，但0～20cm土层的土壤总氮增量提高170.90%和255.93%。【结论】养殖废水灌溉和施用适量氮肥有助于大蒜生长发育和产量形成，在不灌清水和减量氮肥的同时保证大蒜生长和产量，提高了表层土壤含氮量。

【目的】阐明增氧和补肥对旱涝急转条件下水稻产量的影响。【方法】基于桶栽试验，以当地广泛种植的晚稻品种（野湘优航1573）为供试材料，设置干旱（X_1，土壤含水率占田间持水率百分比）、淹涝（X_2，淹没植株的高度）、增氧（X_3，灌溉水溶氧量）、补肥（X_4，复合肥施用量）4个因素，以当地农户水肥管理（CK）和单一旱涝急转处理（DF）为对照，采用二次饱和D-最优设计建立了四因素与产量的二次回归模型，研究了4个因素对水稻产量影响的主效应、单因素效应、交互效应及最优方案。【结果】影响水稻产量的主效应排序依次为：淹涝>增氧>补肥>干旱；交互效应强弱依次为：增氧-补肥?干旱-增氧?干旱-淹涝?干旱-补肥?淹涝-增氧?淹涝-补肥，轻旱有利于发挥增氧和补肥措施的减损效果，重度干旱与重度淹涝对水稻具有叠加减产作用。水稻产量随干旱和补肥水平的增加呈先增后减的变化趋势，随淹涝程度增加总体呈下降趋势，随增氧水平增加总体呈上升趋势。基于模型寻优得到了不同目标产量下的各因素最佳组合方案，与CK相比，增氧和补肥条件下的水稻产量平均降低了39.47%，而DF处理下的水稻产量平均降低了49.01%。【结论】4个因素与产量的二次回归模型具有良好的拟合效果（R~2=0.978,F=118.55,P<0.01），可为洞庭湖区水稻应对旱涝急转灾害提供理论依据。

【目的】基于决策树分类算法对青铜峡灌区春小麦和苜蓿进行早期识别。【方法】在实地调研的基础上，结合Sentinel-2遥感影像，构建能够不断融入遥感数据的决策树分类算法，对青铜峡灌区春小麦和苜蓿进行早期识别。【结果】4月上旬，由于春小麦和苜蓿生长特征较为相似，春小麦和苜蓿的总体分类精度分别为69%和75%。此后，随着观测数据的不断融入，分类精度逐步提升，5月14日二者的分类精度即可达到90%以上。5月31日利用全部5期卫星影像数据时，春小麦的总体精度可达到94%,Kappa系数为0.75，苜蓿的总体精度可达到97%,Kappa为0.86。2023年青铜峡灌区春小麦种植面积为24 000 hm~2，苜蓿种植面积为2 000 hm~2。其中，春小麦种植结构较为复杂，既存在集中连片的大规模种植，也存在大量面积较小的碎片化种植带。【结论】基于Sentinel-2遥感数据的决策树分类方法，可在4月上旬获取初步分类结果，在5月中旬苜蓿第1次收割之前对青铜峡灌区春小麦和苜蓿进行较为准确的识别。

【目的】研究泵站进水系统结构对水泵进水流场的影响。【方法】基于Fluent平台，假定水流为不可压缩湍流流体，在满足连续方程和动量方程的基础上，引入RNGk-ε紊流模型，对改造前后泵站进水系统进行了数值模拟，采用适于稳态流场的收敛速度更快的SIMPLEC算法，利用有限体积法进行空间离散求解，分析了不同断面的流场流速、流速旋角及流线分布，对比分析了改造前后泵站进水系统的水动力指标。【结果】改造方案各水动力指标均小于改造前方案，进水池流速标准差减小了6%～64%，进水管进口流速标准差降低了41%～96%，平均流速旋角减小了60%～73%，流速旋角标准差降低了59%～72%，水流流态分布趋向均匀，水泵进水条件明显改善。【结论】改造后泵站进水系统流速分布较均匀，流态趋于平稳，对减轻泵站机组汽蚀破坏有重要意义。

【目的】探究泵前微压过滤器的性能。【方法】开展5组流量（2～8m~3/h）、5组含沙量（0.5～2.0g/L）、3组滤网过滤面积（1 105、1 582、2 060 cm~2）和4组分水器型式（不加、1型、2型、3型）的物理模型试验，采用投影寻踪回归分析法（PPR）、多目标遗传算法（NSGA-Ⅱ），建立水头损失、截沙质量和总过滤效率的预测模型，探究各指标的影响因素排序，确定泵前微压过滤器的最佳运行工况。【结果】影响泵前微压过滤器水头损失的因素排序为进水流量?含沙量?滤网过滤面积；影响截沙质量的因素排序为含沙量?滤网过滤面积?进水流量；影响总过滤效率的因素排序为滤网过滤面积?含沙量?进水流量；以相对误差≤10%作为判定标准，建立的截沙质量和总过滤效率PPR预测模型合格率为100%，模型精度较高，但水头损失PPR预测模型合格率仅为70%，模型不可靠。本试验范围下泵前微压过滤器的最佳运行工况为：含沙量2 g/L、进水流量7 m~3/h、滤网过滤面积2 060 cm~2。【结论】PPR预测模型对截沙质量和总过滤效率的预测精度较高，对水头损失的预测误差较大，在后期可用量纲分析与多元回归相结合预测水头损失、截沙质量和总过滤效率。

【目的】探究膜调控润灌在不同土壤类型和滴头流量下的土壤水分运移规律，确定不同土壤类型下的技术参数。【方法】基于室内试验数据建立HYDRUS-2D模型，设置4种土壤类型（砂土、壤土、砂质黏壤土、粉土）和3个滴头流量（0.9、2.1、3.2L/h），探究膜调控润灌在不同土壤类型和滴头流量下的技术参数。【结果】HDYDRUS-2D模型可以准确模拟膜调控润灌条件下的土壤水分运移及分布，相对误差在5%以内，决定系数（R2）和均方根偏差（RMSE）分别为0.97和0.007；砂土因其饱和导水率大易造成渗漏，在膜调控润灌系统下需要进一步调整滴灌管埋深和流量，膜调控润灌能较好地适应其余3种土壤，灌水结束时膜上水量占总灌水量的比例高于70%，大大减少了灌溉水渗漏量；随着滴头流量的增加，壤土膜上水量的占比逐渐减小。【结论】砂土条件下，需要调整滴灌管埋深以减少水分深层渗漏；推荐在砂质黏壤土和壤土条件下采用2 L/h的滴头流量进行灌溉；随着流量的增加，粉土膜上水量占比不会降低，推荐采用3 L/h的滴头流量进行灌溉。