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内容简介

　　《生态学研究：分布式栅格流域环境系统模拟模型及应用》是一个空间分布式、基于栅格数据结构的流域生态水文环境模拟模型。李勇等编著的《分布式栅格流域环境系统模拟模型及应用》对CNMM的原理及应用进行了较全面的介绍，主要内容包括：CNMM的结构和建模方法；CNMM的基本模块（能量、水文、植物生长、碳氮磷循环、管理措施、水体水质等）；CNMM的废弃物处理和人工湿地模块：环境变化（气候和土地利用）与流域生态水文过程的交互影响；CNMM关键参数的空间化方法、敏感性分析和优化方法，以及模型的不确定分析方法；CNMM的应用实例。
　　《生态学研究：分布式栅格流域环境系统模拟模型及应用》可供从事流域生态水文、环境科学、农业科学、生态学等研究的科研人员及大专院校师生阅读参考。

作者简介

　　李勇，男，1967年生，研究员，博士生导师。1989年获农学学士学位（南京农业大学土化专业），1992年获理学硕士学位（中国科学院沈阳应用生态研究所生态学专业），2002年获博士学位（澳大利亚墨尔本大学资源管理专业）。1992～1998年在中国科学院南京土壤研究所任助理研究员，2002～2009年在墨尔本大学任研究员。2009年7月至今在中国科学院亚热带农业生态研究所任研究员，并入选中国科学院“百人计划”。
　　主要从事流域生态水文、碳氮磷循环与农业面源污染防控研究。近五年主持承担科技部973计划课题与专题、科技支撑计划专题、中国科学院“百人计划”项目、院／省／市重点项目、国家自然科学基金项目等十多项研究任务。在碳氮磷于土壤／微生物和农田水系中转化与运移过程、农业氮磷污染生态防控、农田和流域碳氮磷循环模型、陆气界面碳氮气体交换等方面成果显著。主要成果包括：确定土壤微生物量元素计量比与农田系统生产力和环境负荷关系密切；与墨尔本大学、中国农业大学合作开发了农田水与养分管理模型（WNMM），并在多国应用；目前独立研发了适用于我国亚热带、高分辨率（时、空和生态过程）、空间分布式的栅格流域生源要素管理模型（CNMM）。发表科学论文100余篇，其中SCI收录的学术论文70余篇，千余次引证。

内页插图

目录

1．流域环境模型研究进展
1．1 引言
1．2 国外流域环境模型研究
1．3 流域环境模型系统
1．4 流域环境模型发展趋势
参考文献

2．模型结构与建模方法
2．1 引言
2．2 模型的结构和主要模块
2．3 模型输入数据
2．4 模型输出
2．5 模型潜在应用
参考文献

3．能量平衡
3．1 引言
3．2 能量平衡
参考文献

4．水文过程
4．1 引言
4．2 水文过程的组成部分
参考文献

5．碳循环
5．1 土壤碳库分类
5．2 土壤碳循环的影响因素
5．3 土壤有机碳库转化、分解
5．4 土壤有机碳库的C02、CH4排放
5．5 DOC淋溶和迁移损失
参考文献

6．氮循环
6．1 引言
6．2 氮循环框架
6．3 大气氮沉降
6．4 生物固氮
6．5 尿素水解
6．6 植物氮吸收
6．7 硝化、反硝化过程
6．8 氨挥发
6．9 土壤铵离子吸附
6．10 氮淋溶损失
参考文献

7．磷循环
7．1 引言
7．2 磷循环框架
7．3 土壤无机磷组分之间的交换
7．4 土壤磷素淋溶与迁移
7．5 土壤磷素的植物吸收
参考文献

8．植物生长
8．1 引言
8．2 模型描述
参考文献

9．水体水质
9．1 引言
9．2 藻类
9．3 氮素
9．4 磷素
9．5 碳基生化需氧量
9．6 溶解氧
参考文献

10．水生植物生态湿地污水净化系统
10．1 引言
10．2 水生植物对氮、磷的吸收和转化
10．3 水生植物在污水净化中的应用
10．4 小结
参考文献

11．废弃物处理
11．1 引言
11．2 废弃物产生与处理模型
11．3 废弃物产生与处理过程
11．4 废弃物生物地球化学过程
11．5 环境影响因子及计量学关系
参考文献

12．土地利用变化及其对生态水文过程的影响
12．1 引言
12．2 土地利用变化研究
12．3 小流域土地利用变化研究方法
12．4 小流域土地利用变化模型构建
12．5 土地利用变化对生态水文过程的影响研究
参考文献

13．流域关键生态水文过程对气候变化的响应
13．1 气候变化研究现状
13．2 小尺度气候变化研究方法
13．3 气候变化与土地利用变化的关系
13．4 水文过程响应气候变化的研究
参考文献

14．模型关键参数空间化方法
14．1 引言
14．2 地统计学插值
14．3 土壤传递函数估算
14．4 遥感-模型反演
参考文献

15．模型关键参数的敏感性及不确定性分析和优化方法
15．1 引言
15．2 模型参数的敏感性
15．3 常见模型参数的不确定性分析方法
15．4 常见模型优化方法
参考文献

16．模型应用：以金井河流域为例
16．1 引言
16．2 伏岭小流域
16．3 飞跃小流域
16．4 涧山流域
16．5 南岳流域
16．6 小结

前言/序言

　　近十年来，水文学家、生态学家和环境学家都建立及应用了各自领域的数学模型，在流域尺度模拟农业点源和非点源污染，如美国环保署的HSPF模型（Bicknell et al.，2001）和美国农业部的SWAT模型（Arnold et al.，1998）、澳大利亚CSIRO的E2模型（Argent et al.，2005），以及其他的模型如RHESsys（Band et al.，1991）等。这些模型主要基于水文反应单元，应用广泛且各有特点，如在水文方面HSPF模型要比SWAT模型准确，但在污染物和土壤颗粒迁移方面却又不如后者；E2模型实际上是一个模拟框架，用户可以随意地选择自己喜欢的水文模块，以及污染物产生、迁移和过滤等模块进行农业生态系统模拟，但它的污染物产生模块却非常简单，同时它也提供给有经验的用户进行污染物产生模块的自我定义，从而实现灵活而机动的目的。我国在国际上较有影响的流域环境模型为新安江模型（Zhang et al.，1992）、HELP模型（Yang et al.，2005）和ECOHAT模型（刘昌明等，2010）等，主要侧重于流域水文及生态水文耦合的模拟。
　　另外，基于田块尺度的农田生态系统模型如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）功能全面，能够比较系统地模拟农业生态系统的各个生态过程（包括植物生长和水-碳-氮-磷循环），但都缺乏对水分在空间上的三维动态模拟，从而限制了它们在景观尺度上应用于农业生产活动对环境的影响评价。
　　本书作者及其科研团队在中国科学院“百人计划”和科技部重点基础研究项目课题的资助下，以其已开发完成并得到广泛应用的农田生态系统养分管理模型WNMM为生物地球化学功能基础，结合空间分布式的栅格流域水文模型，扩展其三维水文及生态水文耦合过程模拟能力，构建了流域生源要素管理模型（Catchment Nutrients Management Model，CNMM）。CNMM综合模拟亚热带农业生态系统中人、动物和自然的关系，农业生产活动与环境的关系，公共社会民生政策（包括区域经济开发、污染控制和温室气体减排）和农业生态系统行为（包括土地利用变化和环境影响）的关系，以及农业生态系统对全球气候变化的响应等，寻求基于追求不同社会、环境和经济效益等方向的农业生态系统最佳管理模式。
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