农业生产活动通过土壤的碳、氮、水循环影响着生态系统服务，而完善的生态系统服务是气候变化背景下农业可持续发展的必要条件。碳、氮、水足迹是近年来发展的量化人类活动对生态环境影响的重要指标。本项目拟采用统计计量和模型模拟相结合的方法，开发适用于评价作物生产对农业发展可持续性影响的碳、氮、水足迹计量方法；并以主要种植制度为例，研究常规管理和优化管理模式下作物生产碳、氮、水足迹特征及其差异，挖掘引起差异的关键因子；采用集成分析手段从温室效应、氮素损失和水资源消耗三个方面量化作物生产活动对生态环境的影响及其相对贡献。项目创新之处在于通过碳、氮、水足迹集成分析来综合评估农业管理对作物生产可持续性的影响，研究结果可为农业可持续发展技术选择和政策制定提供理论依据和科学参考。

研究流域水循环与水资源演变规律，对于促进水资源持续高效利用、改善脆弱的生态环境具有重要的现实意义。本项目以我国西北旱区绿洲水资源短缺、地下水位下降和地表生态恶化为背景，以深刻认识灌溉水（降水）、土壤水和地下水转化规律及绿洲灌溉农业发展对流域水循环过程的影响为主线，采用数值模拟方法，揭示渠道渗漏水对层状包气带及地下水补给的定量规律，建立考虑土地利用状况和渠系空间分布的区域尺度水资源转化模型，研究典型区域水资源转化规律，重点分析农田水分转化关系和考虑行水过程的渠系水分转化关系，并对不同农业活动条件下区域水循环过程进行模拟预测，获得面向环境友好的作物种植结构和水资源利用模式。本研究旨在建立能够准确描述干旱区绿洲水循环过程的区域水资源转化模型，力求回答干旱区绿洲农业活动如何影响区域水循环过程？其定量关系是什么？等科学问题，为干旱绿洲区合理开发、利用和配置有限的水资源提供科学依据和决策支持。

【中文摘要】土壤水在全球水循环过程中起着非常重要的作用，是下垫面水文状况最主要的表现因子。相比于大气降水、地表水、植物（水）和地下水而言，土壤水诊断研究一直是一个薄弱的环节。基于前期工作，从理论研究和业务实践相结合的角度，重点针对不同尺度土壤水储量与农田旱涝的时空变化特征展开研究。分别从作物对土壤水分利用的有效性与土壤水分平衡方程角度出发，利用气候学和土壤水文常数方法建立不同的农田旱涝评价方法。本项目旨在揭示近30年不同时空尺度中国土壤水储量及农田旱涝时空变化特征，探讨土壤水储量及农田旱涝时空变化特征对全球和区域气候变化的响应。以上工作在科学上有望为全球气候变化提供新证据，为区域以及全球气候数值模式发展和完善提供土壤湿度初始化和参数化研究的相应依据。在实践中有望丰富农业气象土壤水分墒情报的指标和方法，更好地服务于农业生产。同时也有望为未来中国农田旱涝时空变化预测预报研究奠定一定的基础。