摘要：为制定干旱绿洲灌区最优灌水频次方案，本文选取新疆焉耆盆地下五号渠村作为典型干旱绿洲试验区，以当地种植的番茄为研究对象，采用HYDRU-1D模型建立模型并进行数值模拟，模拟了田间土壤的水分运移规律，结果表明：模型模拟精度较高，HYDRU-1D可以很好的模拟干旱绿洲灌区土壤水分规律，同时基于该模型得到了不同地下水位和不同灌水频次下的土壤水分规律。此外，本文在保证总灌水量930 m3/hm2不变的前提下，调整灌水频次，改变地下水位，以土壤水分的波动性和土壤水的下渗量作为评价指标，发现在试验区番茄成熟期的最佳灌水方案为地下水位不变，平均地下水位1051.07m，灌水7次，每次灌水132.85 m3/hm2。

为探究翼柱型量水槽在梯形渠道量水的性能，在梯形渠道上通过4种不同量水槽收缩比进行水力性能试验。通过对上游水位、流量和收缩比等进行分析，拟合了流量公式；并对测流精度、上游佛汝德数、临界淹没度以及水头损失进行了分析。试验结果表明：翼柱型量水槽在梯形渠道量水性能良好，水位～流量相关度极高，相关系数的平方R2达0.9971，推求的流量公式简易，测流平均误差为2.41%，上游佛汝德数小于0.4，临界淹没度达0.85以上，满足《灌溉渠道系统量水规范》(GB/T 21303-2017)相应要求。

为明确烤烟滴灌水肥一体化方式下，适宜的硝酸钾滴灌追施量，于2016年通过田间试验研究了4种（除对照外）硝酸钾滴灌追施量（不减量、减量20%、减量40%和减量60%）对烟株生长发育、烟叶化学品质及烟叶产质量的影响。结果表明，与对照（不施肥）相比，各施肥处理烟叶产量和产值分别提高了65.0%~84.1%和61.9%~82.6%；硝酸钾滴灌追施量对烟株最大叶长、最大叶宽和平均叶面积均无显著影响（P＞0.05）。不同硝酸钾滴灌追施量处理中，以减量40%处理和减量20%处理中上等烟比例最高，减量40%处理烟叶氮碱比最优。与不减量处理相比，减量40%处理和减量20%处理中上等烟比例分别提高了11.7和9.7个百分点，其中减量40%处理烟叶产值提高了3.5%。总施氮（N）量90 kg/hm2条件下（基追比50%:50%），硝酸钾滴灌追施量宜减少20%～40%，有利于烤烟节肥提质增效。烤烟滴灌水肥一体化生产中适宜的追肥施用量仍需进一步研究和探讨。

为明确高寒荒漠区饲草混播下灌水对土壤水分和土壤温度的变化规律，通过微喷带灌溉模式下灌水对土壤水分和温度的影响进行了研究以燕麦和箭筈豌豆为试验材料，设置全生育期不灌水、拔节+开花期灌水2个处理，采用土壤墒情仪测定土壤水分和土壤温度。结果表明：①不灌水与灌水处理0-60 cm土壤水分在饲草整个生育期内变化趋势一致，但变化幅度却有所不同，不灌水处理的变化幅度为14.46%；灌水处理变化幅度为10.89%。土壤含水量变化幅度随着土层深度的加深逐渐减小，0-20 cm土层的土壤含水量受灌水和降雨的影响变化幅度最大达到20.04%。②不灌水与灌水处理0-60 cm土壤温度在整个生育期内的波动受气温的影响大于灌水处理，土壤温度变化幅度分别为15.96℃和14.61℃，说明灌水在一定程度上能够平稳地温。土壤温度日最大值出现的时间随着土层深度的增加逐渐推迟。③灌水与不灌水处理下土壤含水率与土壤温度之间的Person相关系数表明，各土层含水量与土壤温度之间均存在负相关关系，相关系数最大达到0.626。

摘要：【目的】为了研究电容式土壤湿度传感器在砂性土壤蒸发不同阶段水分含量测定时存在测值偏差问题，【方法】采用直接称重求含水率法对比电容式土壤湿度传感器测量水分含量法，分析了初始饱和砂土柱蒸发条件下水分含量变化过程。【结果】结果表明； 电容式湿度传感器量测法与电子秤量法在不同阶段含水率测值表现出差异性与相关性；传感器的插入影响试样蒸发过程：相较于原状土，前期扰动土蒸发速率偏高，中期偏低，后期基本一致。【结论】电容式湿度传感器测值偏差是由于插入电极薄片改变了原状土壤试样蒸发条件，其偏差程度与形成机理可从微观角度阐述，电容式土壤湿度传感器测量砂土蒸发过程中水分含量时具有分段式最佳表征形式。

为探究肥料液施条件下波涌畦灌和常规畦灌2种不同畦灌方式的土壤水氮分布及对夏玉米的生长、产量的影响，展开了大田试验，分析水氮空间分布的变异性、水氮储存效率和灌水施肥效率，对夏玉米进行考种及干物质积累的测定。灌后3天，波涌畦灌和常规畦灌在0~60cm土层内含水率较灌前增加了44.38%、44.77%，硝态氮含量增加了4.94 mg/kg、3.13 mg/kg，波涌畦灌灌水效率为36.01%，较常规畦灌低26.51%，波涌畦灌施肥效率为25.67%，较常规畦灌高57.87%。波涌畦灌考种指标及干物质积累量高于常规畦灌，各项指标较常规畦灌高0.94%~9.31%，产量提升0.75%。由于波涌畦灌灌水量高，导致其灌水效率降低，但施肥效率有所提高，波涌畦灌水氮空间分布优于常规畦灌，更有利于夏玉米生长发育。

滴灌能够高效利用水资源，在我国得到广泛应用推广。在不同坡度地形条件下，沿坡布置的毛管滴孔受高程变化影响，出水规律与平地滴灌存在明显差异。选择地面坡度、顺坡管长和逆坡管长为试验因素，分别设定为3个水平、5个水平和5个水平进行全因素试验，测定毛管滴孔出水量并分析计算各组合的灌水均匀度。结果表明，上述因素均对毛管灌水均匀度有显著影响，其中顺坡管长影响最为显著。逆坡管较短的顺逆坡双向布置毛管更适应有坡地形，随坡度增加灌水均匀度逐渐提高；顺坡管越短，灌水均匀度越高，实践中应根据坡度选择适宜的顺坡管长；对于不同长度的顺坡毛管，逆坡毛管存在最佳长度，低于或高于该值均会降低灌水均匀度。从各组合滴孔出水量分布规律来看，毛管入水口处出水量最高，随顺坡管长减短毛管出水量峰值降低、低值提高，出水量趋于均匀；地形坡度会对顺坡管内水流产生压力补偿，坡度足够大时会使顺坡管出水量最低点向入水口前移；逆坡管的设置会降低各滴孔出水量，入水口近端下降较多，毛管末端下降较少，在一定长度范围内，逆坡管越长该现象越明显，但超过一定长度后逆坡管末端会出现出水量陡降。

摘要 磁化水技术是一种能够提高资源利用率的物理辅助技术措施。为确定南疆绿洲灌区滴灌棉花增产增效的最佳磁化水灌水量，为磁化水灌溉在棉花生产上的应用提供依据，试验通过设置5个灌水量处理（T1、T2、T3、T4、T5），研究了灌水量对滴灌棉花生长发育及磁化水利用效率的影响。结果表明，棉花生长发育因灌溉定额的不同而呈现明显差异，其株高、叶面积指数均随着灌水量的增加而增加；T4处理全生育期干物质的积累速率和累积量最大，分别达到3.35kg/d和78.35kg/hm2，生物产量的磁化水利用效率为5.55%，经济产量的磁化水利用效率的为1.77%。综上所述，本研究认为420m3/hm2为磁化水灌溉制度的最佳灌溉量，具有较好的节水稳产效果。

潜水蒸发是地下水的主要消耗项，冻结期潜水蒸发还会加剧土壤盐渍化，为了揭示土壤粒径和冻结气温对潜水蒸发的影响，在室内通过人为控制冻结气温对潜水位埋深0.5 m的土柱进行单向冻结试验，研究了冻结气温降低过程中三种粒径（0.19 mm、0.35 mm、0.73 mm）土壤中的潜水蒸发规律。结果表明：土壤粒径越小，潜水蒸发速率越快，累积潜水蒸发量越大，冻结气温变化对土壤中潜水蒸发的影响效果也越明显，整个冻结过程中，A、B、C三种土壤的最大累积潜水蒸发量分别为324、280、232 mm。冻结过程中累积潜水蒸发量与冻结时间较好的符合对数方程的关系，且土壤粒径越小，拟合效果越好。研究成果对于科学评价地下水资源和预防土壤盐渍化具有重要的指导意义。

摘要：为了探索多孔板式测流装置在标准U形渠道中的测流精度及影响因素，利用Fluent数值模拟软件对不同流量下的水流流场进行模拟，可得到各个时段水面线的云图。多孔板式测流装置的每对流道相当于一个毕托管，利用动静压管中水的高差 即为流速水头，从而得出流速 。通过观察水面线的变化以及对流速数据的分析，结果发现，数值模拟得到的流速与实际实验得到的流速平均相对误差在5%以内，吻合度很好，符合明渠测流装置测量精度的要求，进一步证明了数值模拟的准确性及可行性。

受水资源短缺的限制，我国仍有较多地区采用硬水进行灌溉。硬水易引发灌水器堵塞，为探明硬水灌溉下水的硬度对陶瓷灌水器堵塞的规律及堵塞机理，本文选取砂基陶瓷灌水器，使用杨凌自来水和配制的3种不同总硬度的硬水进行灌溉实验，观察其在55d内流量变化过程，观察灌水器内堵塞物质形态，并借助X射线衍射仪检测堵塞物成分、含量。结果表明：硬水会造成灌水器堵塞，且水质越硬，堵塞越严重；硬水灌溉条件下，陶瓷灌水器流量随时间的变化过程分为“波动阶段”和“下降阶段”，且水质越硬，流量下降越明显；堵塞物质分析表明CaCO3沉淀是灌水器堵塞的主要原因。堵塞物影像表明，运行时间越长，水质越硬，堵塞物沉积越严重。研究结果为陶瓷灌水器在水质较硬地区的推广提供了参考。

为了节约以及最优化利用水资源，避免粗放型农业灌溉需求对资源的浪费。【方法】利用部署在农田里的传感器获取土壤湿温度、空气相对湿度、紫外线辐射强度等自然环境参数再结合来自互联网的天气预报数据，系统将传感器节点获取的实时数据以及互联网提供的天气预测信息输入SVR模型进行训练得到未来的土壤水分差预测值，结合k-means聚类算法得出精确的预测结果，最后利用Web服务和基于Web的信息可视化功能进行智能决策，搭建了基于IOT平台并结合规划预测算法的智能灌溉管理系统，并给出合理的灌溉建议。【结果】通过两周的预测结果可知，与HS算法方法比较，SVR+k-means聚类规划预测算法预测结果与实际测量结果的拟合程度更好、波动更小、精度更高。根据规划预测算法测试数据与传统算法比较表明了前者的精确性，并且通过仿真充分表明了规划预测算法的可靠性与优越性。可以看出规划预测算法对土壤水分的预测值更加接近实测值。【结论】通过规划预测算法得到的精确的土壤水分差的量化结果，可以实现对未来的农田的智能灌溉决策控制，达到节约水资源的目的。

微灌砂颗粒的形状特征，直接影响到砂滤层孔隙大小及其分布，从而对滤层过滤效果产生重要影响。为了获取砂颗粒的形状特征，本文采用计算机图像处理技术，以粒径范围为1.0~1.18 mm 、1.18~1.4 mm和1.4~1.7 mm的3种滤层为研究对象，每种滤层选取16粒石英砂作为样本，采用数码相机对砂颗粒样本逐一拍照，利用C语言自编计算机程序，由砂颗粒图像提取了砂颗粒的面积、周长、外接圆半径和内切圆半径等形状系数，以此为基础，计算了砂颗粒等效直径、简化延长指数和布拉斯谢克系数。通过对砂颗粒面积、周长和等效直径等粒径参数的统计分析可知，3种砂滤层砂颗粒大小分布均匀。通过对简化延长指数和布拉斯谢克系数等延性指数的统计分析可知，砂颗粒形状特征比较稳定，总体上颗粒形态呈扁平状，形状接近长轴与短轴比值为3：2的椭圆形，为砂滤料的选型和加工提供技术参考。

摘要：【目的】为探究黄淮井灌区冬小麦-夏玉米连作体系适宜喷灌技术模式。【方法】选取半固定式喷灌、智能化灌溉、中心支轴式喷灌机、地埋自动伸缩一体化喷灌、自驱动绞盘式喷灌等5种喷灌模式，构建基于“AHP+熵权法”组合赋权的Topsis模型，在冬小麦-夏玉米连作周期试验基础上，从经济、社会、技术、农业生态、资源等五个方面开展不同喷灌类型方案优化分析研究。【结果】地埋自动伸缩一体化喷灌节能省工效益明显，比中心支轴喷灌节能57.1%，省工效益是半固定式喷灌的4.8倍，农民欢迎程度最高。半固定式喷灌较智能化喷灌和地埋自动伸缩一体化喷灌工程投资减少了64.3%和33.3%，年维修养护费用较智能化喷灌和中心支轴喷灌机减少了73.7%和28.6%，缺点是省工效益差。中心支轴式喷灌机作物适应性最强，但是耗电量比地埋自动伸缩一体化喷灌增加300kw·h/hm2。种植周期内，智能化喷灌节水量为1920 m3/hm2，较自驱动绞盘式喷灌节水26.3%，节水效果最好。省工效益、效益费用比和节水量是排在前三位的权重指标，分别为0.187、0.152和0.135。灌溉技术模式决策和实施前应优先考虑效益费用和节水程度。黄淮井灌区冬小麦-夏玉米连作体系节水喷灌模式排序为：地埋自动伸缩一体化喷灌>中心支轴式喷灌机>自驱动绞盘式喷灌>智能化喷灌（半固定式喷灌）。【结论】“AHP+熵权法”组合赋权的Topsis综合模型评价结果科学合理且符合农业生产实际情况。在当前经济和技术条件下，黄淮井灌区采用地埋自动伸缩一体化喷灌可获得最佳综合效益，建议在该区域适度推广和应用。

大型渠灌区的尾部节水改造是提高灌区水资源利用率与利用效率，缓解目前灌区用水紧张矛盾的重要措施。分析江苏省大型渠灌区农业灌溉方面普遍存在的问题，以江苏省宿迁市船行灌区为例，提出将大型渠灌区尾部从原灌区分离形成若干独立的小型灌溉系统、进行灌区尾部节水改造的三种可能方案，并通过经济分析对方案进行优选。最终得到在大型渠灌区尾部建立内部小型提水灌溉系统，采用管道输水灌溉和渠道输水灌溉相结合是技术经济效果理想的可行节水技术改造方案，对未来江苏省大型渠灌区的节水改造与发展具有重要的指导意义。

根据青岛市城阳区东旺瞳村的试验温室茶园小型智慧监测气象站监测的影响茶树腾发量数据，将Penman-Monteith作为基本方程，借鉴参考作物腾发量模型进行茶树腾发量计算，通过灰色关联度模型分析温室各环境因子对温室茶树腾发量的影响大小。试验结果表明（1）温室茶树腾发量的大小与环境因子有着密切的关系，随着温度、光照强度等环境因素的改变，茶树腾发量也会随之发生相应的变化；（2）在温室茶园中茶树在晴天、阴天以及雨天时各环境因子对腾发量的影响大小程度排列顺序是相同的，即：土壤含水量>温度>相对湿度>光照强度，且晴天时茶树腾发量远远大于阴天与雨天，阴天和雨天温室茶树腾发量基本相同。因此在农业温室灌溉设施中，可以通过调节主要环境因素来影响作物腾发量，达到节约水源的目的，并且促进茶树的有效生长，提高茶叶质量与产量，可以为温室茶树精准灌溉提供重要决策依据。

为了实现垂直绿化中针对不同景观植物的灌溉需求，设计了基于多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置。装置利用土壤水分平衡原理，通过多孔吸滤材料使土壤水势由负压向正压的变化，营造不同的土壤水分环境，以满足多种景观植物需水要求，并通过土壤含水率与土壤基质势之间耦合关系调节灌水器出流量，实现针对不同植物的自动灌溉。为了确定装置参数，将水箱高度、土壤埋深、吸水线材材质及直径、多孔陶瓷渗水片原料配比作为待定参数，通过景观植物灌溉需水量的理论计算、不同线材材质及直径对土壤吸水高度和含水率的影响试验的结果分析，多孔陶瓷渗水片原料配比优选，确定了装置中各项待定参数。通过效益分析对比，装置较现有垂直绿化装置成本降低50-70%。

：为了解决采用传统方法对电驱动卷盘式喷灌机行星齿轮减速箱壳体壁厚设计不合理以及实体试验成本高的问题，对壳体几何建模及静力分析，发现传统设计壳体最大形变量为0.045738mm，对壳体影响较小；而最大应力为2.5814MPa，位于第三级行星齿轮的箱壁处，且壳体应力分布明显不均匀。采用SolidWorks 对减速箱壳体进行参数化建模，选取壳体结构的4个关键尺寸参数作为设计变量，基于响应曲面方法，对数据拟合度、设计变量和目标参数灵敏度、目标参数间的关系以及设计变量对目标参数的响应线和响应面进行了分析，得到壳体中部壁厚对壳体质量影响最大，机体后端壁厚对最大形变量及最大应力影响最大，经过优化，壳体的质量从138.4kg下降到127.6kg，减轻了7.8%，最大变形量减少11.5%，箱体所受最大应力减少19.9%。为减速箱后续研制提供了有力的参考依据，降低了开发成本。

为了实现南疆冬小麦的精确灌溉，开发了南疆冬小麦精确灌溉决策系统。系统主要由天气、信息、决策、土壤信息、统计等模块构成。其中结合南疆冬小麦快速生长的水分条件及专家实地考察的实际结果，同时以彭曼-蒙特斯公式为核心、水分平衡方程为基础，运用天气数据和土壤详细信息构建了南疆冬小麦灌溉管理的的数学模型决策模块。本系统实现了精确灌溉的实时动态决策，为冬小麦的节水和精确灌溉提供重要的参考，具有实际意义，为冬小麦生产智能化提供决策支持。

我国水资源缺乏，传统的灌溉手段对水资源和肥料消耗巨大，使用定时原理的施肥机存在着对目标区域把握模糊，无法精确调整的缺点。如果使用无线传感器网络进行田间环境参数的采集，那么需要对传感器定期进行维护，而且信号容易受到墙体的阻挡，部分节点信号过差。针对上述问题，本文研究设计了一种基于MBus的水肥一体化灌溉系统。采用MBus总线，提供基于电力线的载波通讯，可以同时完成节点供电和通讯功能。经过试验验证，该系统能够提供比定时施肥系统更加均匀的土壤水分管理，为MBus技术在农业领域的运用提供参考。

水肥管理是作物生产中最主要的措施。为研究烤烟水肥一体化专家管理系统，本文采用“正向推理”策略求解问题，利用已有的研究技术成果及有关水肥耦合试验数据拟合的水肥产量函数（数据未列出），在Windows操作平台环境下运用Visual Basic 6.0程序设计语言进行开发。开发出的单机版“烤烟水肥专家决策管理系统”功能模块包括系统使用说明模块、烟草常用种植技术模块、施肥管理决策模块、登录及用户管理模块、耗水量及灌水量决策模块、灌排逐日决策模块、优质烤烟常规品质评价及历史结果查询模块。实例应用本系统进行N、P、K施肥量、耗水量、灌水量等决策，结果精度较高。本系统为进一步烤烟农业专家决策系统的深度开发提供了依据。

盐碱地土壤通透性差，土壤内部氧气不足，导致植物出苗难、死苗多、生长困难。针对这一问题，设计了一种基于增氧加压功能的滴灌装置专门用于盐碱地灌溉，该装置包括水箱、氧气输送机构、水压增压机构以及液体输送机构，水箱用于容纳液体，氧气输送机构的输出端与水箱的内腔联通；水箱设置有出水口，出水口能够与液体输送机构联通；水压增压机构设置于液体输送机构上。这不仅解决了现有技术中存在的滴灌装置滴灌效率低的技术问题，还利用氧气输送机构和水压增压机构，增加滴灌装置水箱中液体的含氧量，提升植物根茎对水肥的吸收能力和液体远距离输送能力，有效提高了水资源利用率和节水率，为盐碱地区农业滴灌技术的研究提供了参考。