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內容簡介

　　《生態學研究：分布式柵格流域環境係統模擬模型及應用》是一個空間分布式、基於柵格數據結構的流域生態水文環境模擬模型。李勇等編著的《分布式柵格流域環境係統模擬模型及應用》對CNMM的原理及應用進行瞭較全麵的介紹，主要內容包括：CNMM的結構和建模方法；CNMM的基本模塊（能量、水文、植物生長、碳氮磷循環、管理措施、水體水質等）；CNMM的廢棄物處理和人工濕地模塊：環境變化（氣候和土地利用）與流域生態水文過程的交互影響；CNMM關鍵參數的空間化方法、敏感性分析和優化方法，以及模型的不確定分析方法；CNMM的應用實例。
　　《生態學研究：分布式柵格流域環境係統模擬模型及應用》可供從事流域生態水文、環境科學、農業科學、生態學等研究的科研人員及大專院校師生閱讀參考。

作者簡介

　　李勇，男，1967年生，研究員，博士生導師。1989年獲農學學士學位（南京農業大學土化專業），1992年獲理學碩士學位（中國科學院瀋陽應用生態研究所生態學專業），2002年獲博士學位（澳大利亞墨爾本大學資源管理專業）。1992～1998年在中國科學院南京土壤研究所任助理研究員，2002～2009年在墨爾本大學任研究員。2009年7月至今在中國科學院亞熱帶農業生態研究所任研究員，並入選中國科學院“百人計劃”。
　　主要從事流域生態水文、碳氮磷循環與農業麵源汙染防控研究。近五年主持承擔科技部973計劃課題與專題、科技支撐計劃專題、中國科學院“百人計劃”項目、院／省／市重點項目、國傢自然科學基金項目等十多項研究任務。在碳氮磷於土壤／微生物和農田水係中轉化與運移過程、農業氮磷汙染生態防控、農田和流域碳氮磷循環模型、陸氣界麵碳氮氣體交換等方麵成果顯著。主要成果包括：確定土壤微生物量元素計量比與農田係統生産力和環境負荷關係密切；與墨爾本大學、中國農業大學閤作開發瞭農田水與養分管理模型（WNMM），並在多國應用；目前獨立研發瞭適用於我國亞熱帶、高分辨率（時、空和生態過程）、空間分布式的柵格流域生源要素管理模型（CNMM）。發錶科學論文100餘篇，其中SCI收錄的學術論文70餘篇，韆餘次引證。

內頁插圖

目錄

1．流域環境模型研究進展
1．1 引言
1．2 國外流域環境模型研究
1．3 流域環境模型係統
1．4 流域環境模型發展趨勢
參考文獻

2．模型結構與建模方法
2．1 引言
2．2 模型的結構和主要模塊
2．3 模型輸入數據
2．4 模型輸齣
2．5 模型潛在應用
參考文獻

3．能量平衡
3．1 引言
3．2 能量平衡
參考文獻

4．水文過程
4．1 引言
4．2 水文過程的組成部分
參考文獻

5．碳循環
5．1 土壤碳庫分類
5．2 土壤碳循環的影響因素
5．3 土壤有機碳庫轉化、分解
5．4 土壤有機碳庫的C02、CH4排放
5．5 DOC淋溶和遷移損失
參考文獻

6．氮循環
6．1 引言
6．2 氮循環框架
6．3 大氣氮沉降
6．4 生物固氮
6．5 尿素水解
6．6 植物氮吸收
6．7 硝化、反硝化過程
6．8 氨揮發
6．9 土壤銨離子吸附
6．10 氮淋溶損失
參考文獻

7．磷循環
7．1 引言
7．2 磷循環框架
7．3 土壤無機磷組分之間的交換
7．4 土壤磷素淋溶與遷移
7．5 土壤磷素的植物吸收
參考文獻

8．植物生長
8．1 引言
8．2 模型描述
參考文獻

9．水體水質
9．1 引言
9．2 藻類
9．3 氮素
9．4 磷素
9．5 碳基生化需氧量
9．6 溶解氧
參考文獻

10．水生植物生態濕地汙水淨化係統
10．1 引言
10．2 水生植物對氮、磷的吸收和轉化
10．3 水生植物在汙水淨化中的應用
10．4 小結
參考文獻

11．廢棄物處理
11．1 引言
11．2 廢棄物産生與處理模型
11．3 廢棄物産生與處理過程
11．4 廢棄物生物地球化學過程
11．5 環境影響因子及計量學關係
參考文獻

12．土地利用變化及其對生態水文過程的影響
12．1 引言
12．2 土地利用變化研究
12．3 小流域土地利用變化研究方法
12．4 小流域土地利用變化模型構建
12．5 土地利用變化對生態水文過程的影響研究
參考文獻

13．流域關鍵生態水文過程對氣候變化的響應
13．1 氣候變化研究現狀
13．2 小尺度氣候變化研究方法
13．3 氣候變化與土地利用變化的關係
13．4 水文過程響應氣候變化的研究
參考文獻

14．模型關鍵參數空間化方法
14．1 引言
14．2 地統計學插值
14．3 土壤傳遞函數估算
14．4 遙感-模型反演
參考文獻

15．模型關鍵參數的敏感性及不確定性分析和優化方法
15．1 引言
15．2 模型參數的敏感性
15．3 常見模型參數的不確定性分析方法
15．4 常見模型優化方法
參考文獻

16．模型應用：以金井河流域為例
16．1 引言
16．2 伏嶺小流域
16．3 飛躍小流域
16．4 澗山流域
16．5 南嶽流域
16．6 小結

前言/序言

　　近十年來，水文學傢、生態學傢和環境學傢都建立及應用瞭各自領域的數學模型，在流域尺度模擬農業點源和非點源汙染，如美國環保署的HSPF模型（Bicknell et al.，2001）和美國農業部的SWAT模型（Arnold et al.，1998）、澳大利亞CSIRO的E2模型（Argent et al.，2005），以及其他的模型如RHESsys（Band et al.，1991）等。這些模型主要基於水文反應單元，應用廣泛且各有特點，如在水文方麵HSPF模型要比SWAT模型準確，但在汙染物和土壤顆粒遷移方麵卻又不如後者；E2模型實際上是一個模擬框架，用戶可以隨意地選擇自己喜歡的水文模塊，以及汙染物産生、遷移和過濾等模塊進行農業生態係統模擬，但它的汙染物産生模塊卻非常簡單，同時它也提供給有經驗的用戶進行汙染物産生模塊的自我定義，從而實現靈活而機動的目的。我國在國際上較有影響的流域環境模型為新安江模型（Zhang et al.，1992）、HELP模型（Yang et al.，2005）和ECOHAT模型（劉昌明等，2010）等，主要側重於流域水文及生態水文耦閤的模擬。
　　另外，基於田塊尺度的農田生態係統模型如ANIMO（Kroes et al.，1998）、CENTURY（Parton et al.，1988）、DNDC（11，2000）、ECOSYS（Grant，2001）、DAISY（Hansen et al.，1991）、WNMM（Li et al.，2007）和FASSET（Chatskikh et al.，2005）功能全麵，能夠比較係統地模擬農業生態係統的各個生態過程（包括植物生長和水-碳-氮-磷循環），但都缺乏對水分在空間上的三維動態模擬，從而限製瞭它們在景觀尺度上應用於農業生産活動對環境的影響評價。
　　本書作者及其科研團隊在中國科學院“百人計劃”和科技部重點基礎研究項目課題的資助下，以其已開發完成並得到廣泛應用的農田生態係統養分管理模型WNMM為生物地球化學功能基礎，結閤空間分布式的柵格流域水文模型，擴展其三維水文及生態水文耦閤過程模擬能力，構建瞭流域生源要素管理模型（Catchment Nutrients Management Model，CNMM）。CNMM綜閤模擬亞熱帶農業生態係統中人、動物和自然的關係，農業生産活動與環境的關係，公共社會民生政策（包括區域經濟開發、汙染控製和溫室氣體減排）和農業生態係統行為（包括土地利用變化和環境影響）的關係，以及農業生態係統對全球氣候變化的響應等，尋求基於追求不同社會、環境和經濟效益等方嚮的農業生態係統最佳管理模式。
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