准确估算参考作物蒸散量（ET₀）对于区域水资源规划和灌溉调度具有重要意义，而太阳辐射（R_s）数据缺失是影响ET₀估算的常见问题。本研究探讨基于温度模型估算R_s的可行性，寻求解决太阳辐射数据稀缺的方法，以提供更便捷且准确参考作物蒸散量估算。基于2001−2018年中国339个国家基本气象站数据，对比9种经验模型（M1−M9）和3种机器学习算法（RF、GRNN和ANN）估算逐日R_s，提出在太阳辐射数据稀缺或缺失地区估算逐日ET₀的两种策略。结果表明：（1）基于温度模型估算逐日R_s可以得到满意的精度（R²>0.6），且机器学习算法优于经验模型。机器学习算法估算精度表现为人工神经网络（ANN）>广义回归神经网络（GRNN）>随机森林（RF）；经验模型估算精度表现为M9>M8>M6>M7>M5>M2>M3>M1>M4；12个模型在4个气候区估算精度表现为温带大陆区（TCZ）>温带季风区（TMZ）>亚热带季风区（SMZ）>山地高原区（MPZ）。（2）对9种经验模型综合评估发现，Hargreaves-Samani模型（M1）是最可靠的太阳辐射估算模型，其估算结果与其他模型接近，参数的变异系数（0.10）远低于其他经验模型，结合克里格插值法计算全国范围内的校准参数，得到可靠的逐日太阳辐射值。（3）不同机器学习算法在不同气候区估算逐日ET₀有差异，机器学习精度表现为ANN>GRNN>RF，4个气候区精度表现为TCZ>TMZ>MPZ>SMZ。（4）有、无实际R_s校准的逐日ET₀估算策略精度非常接近，两种策略都能提供准确的逐日ET₀估算（R‍²>0.95），策略一较策略二平均R²仅提高0.39%。综合而言，本研究为解决太阳辐射数据稀缺提供了新的思路，并强调机器学习在ET₀估算中的应用潜力，可在太阳辐射数据稀缺地区有效进行参考作物蒸散量的估算。

基于河西走廊中部1984−2022年灌溉春玉米定位观测试验，结合同期气象资料，采用线性回归、相关分析和M-K突变检验等方法，分析气候变化对西北干旱区灌溉春玉米生育期和产量的影响。结果表明：春玉米全生育期平均气温以0.76℃·10a⁻¹的速率呈极显著上升趋势（P<0.01）。≥10℃活动积温呈显著增加趋势，平均每10a增加135.80℃·d。全生育期降水量增加趋势不显著，但乳熟−成熟期以4.50mm·10a⁻¹的速率显著增加（P<0.05）。1984−2004年日照时数以126.88h·10a⁻¹的速率显著增多，近19a以109.38h·10a⁻¹的速率显著减少。1984−2004年春玉米生长期长度以9.86d·10a⁻¹的速率显著延长，近19a以7.39d·10a⁻¹的速率显著缩短。播种−出苗期和七叶−拔节期长度与气温呈显著负相关；播种−出苗期、三叶−七叶期和吐丝−乳熟期长度与降水量呈显著正相关；各生育期长度均与日照时数呈显著正相关。研究期内春玉米产量呈波动变化，气候产量与全生育期内降水量呈显著负相关。综上所述，西北干旱区气候变化对当前灌溉方式下的春玉米生产不利。

基于1980−2020年京津冀地区25个国家级气象台站气象数据与8个典型站点玉米单产数据，通过线性回归、反距离权重插值、M-K检验、Pearson相关性等方法，分析了1980−2020年逐日平均气温、最高气温、最低气温、生长度日等变化对京津冀地区玉米产量的影响。结果表明：（1）1980-2020年京津冀地区生长度日（GDD）、高温指数［极端最高气温（TXx）、高温日数（Htd）］呈显著上升趋势，上升速率分别为58.31 ℃·d·10a⁻¹、0.39℃·10a⁻¹、0.96d·10a⁻¹；低温指数［极端最低气温（TNn）、低温日数（Ltd）］显著下降，下降速率分别为0.28℃·10a⁻¹、2.8d·10a⁻¹。突变分析结果显示，高温指数比低温指数突变更为剧烈，1980−2020年京津冀地区增温趋势明显。（2）极端气温指数存在空间差异性，高温指数高值区主要集中在经济发达城市（北京、天津），低温指数高值区集中在北部（张北）、西南部（邢台）等地。（3）玉米实际单产呈波动上升趋势，玉米气候产量波动变幅大（−1179～831kg·hm⁻²）。1990−2020年京津冀地区气候丰年有3个（2004年、2005年、2006年）、气候歉年有2个（1999年和2000年）。相关性分析表明GDD、TXx、Htd为京津冀地区玉米产量变化的主要响应指数；结合多项式拟合曲线可知，当TXx≥36℃、Htd≥4d时，玉米气候产量呈下降态势。

土壤反硝化作用是土壤氮素损失的重要途径，农业生产中大量施用氮肥导致土壤N₂O排放量增加，引发了温室效应等环境问题。同时土壤反硝化也是土壤N₂O还原的主要途径，因此调节土壤反硝化产物比N₂O/(N₂O+N₂)是减少土壤N₂O排放的关键。本文基于国内外相关研究，就土壤反硝化产物比研究方法及其影响因素以及反硝化产物比对生物炭添加的响应机理进行归纳总结。结果表明，生物炭添加对土壤反硝化产物比的影响存在一定不确定性，生物炭添加能否有效调节反硝化产物比、减少N₂O排放受土壤理化性质、生物炭性质、施用量等因素的影响。基于以上研究现状，对未来完善反硝化产物研究方法、明确生物炭对反硝化产物比的定量影响及关键影响因素提出研究展望。

利用江西省1981−2022年逐日气象资料和柑橘生育期资料，选取日平均气温、日最高气温和热害持续天数作为柑橘高温热害指标，明确柑橘生育期内高温热害空间分布特征和时间变化趋势；采用配对t检验方法，对比柑橘不同生育期内高温热害时空差异。结果表明：（1）柑橘开花−果实膨大期高温热害发生频率、发生次数和发生强度均值分别为87.73%、2.23次·a⁻¹和5.28d·次⁻¹，高值区主要分布在江西东南部。柑橘果实膨大−果实着色期高温热害发生频率、发生次数和发生强度均值分别为56.43%、1.15次·a⁻¹和2.74d·次⁻¹，高值区主要分布在赣北和赣中地区。（2）研究期内柑橘开花−果实膨大期高温热害站次比、发生次数和发生强度均呈下降趋势，平均每10a分别减少0.90个百分点、0.02次和0.06d·次⁻¹。柑橘果实膨大−果实着色期高温热害站次比、发生次数和发生强度均呈上升趋势，平均每10a分别增加6.80个百分点、0.26次和0.50d·次⁻¹。（3）配对t检验结果表明，柑橘开花−果实膨大期高温热害发生频率、发生次数和发生强度均极显著大于果实膨大−果实着色期；而柑橘开花−果实膨大期高温热害发生次数和发生强度的气候倾向率均极显著小于果实膨大−果实着色期。江西柑橘开花−果实膨大期是高温热害高发时期。目前，需加强对柑橘开花−果实膨大期高温热害的防御；未来应提高对柑橘果实膨大−果实着色期高温热害的预防。

基于京津冀地区27个气象站1960−2019年逐日最高气温数据识别高温事件，综合考虑高温事件持续日数和高温强度（≥35℃积温量）两个特征，利用Copula函数拟合高温事件两个特征的联合累积概率分布，以分析京津冀地区高温事件的重现期特征。结果表明：京津冀地区高温事件发生频次、严重程度的分布呈现南高北低，但发生频次、持续日数和日均强度的增幅呈现南低北高；对高温事件持续日数进行边缘分布拟合，POISS函数在所有站点效果均为最优；对高温强度进行拟合时，GEV函数在更多的站点效果最好；将高温持续日数和强度进行二维联合，应用最多的Copula函数为Symmetrised Joe-Clayton函数，其次为Frank函数；研究区持续5d以上的高温事件重现期多在5a一遇以上，北部地区达百年一遇以上。