生態學研究：分布式柵格流域環境係統模擬模型及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李勇 等 著

圖書標籤:

• 生態學
• 流域生態
• 柵格模型
• 環境模擬
• 分布式模型
• 水文模型
• 生態係統模型
• GIS
• 環境科學
• 流域管理

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030497147

版次：1

商品編碼：12166064

包裝：平裝

叢書名： 生態學研究

開本：16開

齣版時間：2017-03-01

用紙：膠版紙

頁數：192

字數：260000

正文語種：中文

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。

圖書名稱：環境演變與區域可持續發展：基於多尺度遙感監測與集成建模的流域生態安全評估 圖書簡介 本書聚焦於當前全球環境變化背景下，區域生態係統的復雜性、脆弱性及可持續發展麵臨的嚴峻挑戰。全書以流域尺度為核心研究單元，深度融閤瞭遙感技術、地理信息係統（GIS）、數據驅動模型與過程模擬，構建瞭一套多尺度、多維度的環境演變監測、驅動力分析與未來情景預測的集成框架。全書旨在為區域生態安全評估、水資源管理、土地利用規劃及應對氣候變化提供科學依據和決策支持。 第一部分：流域環境演變的遙感監測與時空特徵分析 本部分著重於利用現代遙感技術對流域尺度的地錶過程進行高精度、長序列的監測。 第一章：流域地錶覆蓋與土地利用動態監測 詳細闡述瞭如何利用中高分辨率遙感數據（如Landsat、Sentinel係列以及MODIS）對流域範圍內的土地覆蓋類型進行分類與提取。重點討論瞭麵嚮特定研究目標（如濕地、林地、農田、城市化區域）的高精度分類算法，包括基於對象圖像分析（OBIA）和深度學習（如CNN、RNN）方法的應用。同時，深入分析瞭過去三十年來流域土地利用/覆蓋變化（LULC）的時空演變軌跡，量化瞭變化的速率、格局和驅動因素，特彆是城市擴張和農業集約化對水土保持和生態係統的影響。 第二章：水文氣候要素的時空變異性分析 本章集中於水循環關鍵要素的遙感反演與分析。內容涵蓋瞭降水（利用TRMM/GPM數據）、地錶溫度（LST）、蒸散發（ET）的長時間序列重建與校正。詳細介紹瞭基於輻射傳輸模型和植被指數（如NDVI、EVI）的實際蒸散發（ETa）估算方法，並結閤流域水文模型，揭示瞭氣候變化（如極端降水事件增加）和人類活動（如水庫調蓄、灌溉用水）如何共同作用於流域産流模式的改變，為水資源承載力評估提供數據基礎。 第三章：生態係統健康狀況的遙感指標體係構建 構建瞭一套綜閤性的流域生態健康評價指標體係，該體係超越瞭單一的植被指數。指標包括植被淨初級生産力（NPP）、歸一化植被指數（NDVI）的變異係數、景觀異質性指數（如斑塊密度、形狀指數、連接度）、水體藍綠指數以及土壤濕度變化率等。通過主成分分析和熵權法對這些遙感衍生指標進行賦權，生成多尺度的生態係統健康指數圖譜，用以識彆流域內的生態敏感區和退化熱點。 第二部分：驅動力解析與集成建模基礎 本部分側重於理解環境變化的內在機製，並介紹用於模擬和預測的集成建模框架。 第四章：流域環境變化的社會經濟與自然驅動力分解 采用結構方程模型（SEM）和地理加權迴歸（GWR）等統計地理模型，量化瞭社會經濟驅動力（如人口密度、GDP、産業結構、政策導嚮）與自然驅動力（如氣候趨勢、地形地貌）對LULC變化和生態係統服務的相對貢獻。特彆關注瞭人類不平衡發展導緻的生態壓力空間分異現象。 第五章：集成建模框架的構建與參數化 詳細闡述瞭如何將遙感獲取的輸入數據（如高精度DEM、LULC、土壤類型）與過程模型（如SWAT、WEAP等）進行耦閤。本書提齣瞭一種“遙感-GIS-模型”的迭代校準策略，重點討論瞭如何利用遙感數據反演和約束模型中的關鍵參數（如地錶粗糙度、水力傳導係數），以提高模型對流域水沙過程和物質遷移的模擬精度。 第六章：流域物質遷移與水質模擬 本章專注於流域尺度上的汙染物（如氮、磷、沉積物）的遷移路徑和匯聚過程。基於集成的過程模型，模擬瞭非點源汙染負荷的估算，探討瞭土地利用變化（如退耕還林、化肥使用強度）對河流和湖泊水質時空分布的影響。研究瞭不同下墊麵條件和降雨強度下，汙染物輸齣的臨界閾值。 第三部分：區域可持續發展與風險評估 本部分將前期的監測與模擬結果應用於區域可持續發展戰略和風險管理。 第七章：流域生態安全格局的構建與評估 基於生態學原理，結閤景觀生態學和最小纍積阻力模型（MCR），構建瞭流域的生態安全格局。識彆齣關鍵的生態廊道、水源涵養區和生物多樣性熱點區域。對生態安全格局的連通性進行瞭定量評估，並提齣瞭提升區域生態安全韌性的空間優化方案。 第八章：氣候變化情景下的水土資源承載力預測 利用已校準和驗證的流域模型，結閤IPCC未來氣候情景（如RCPs或SSP路徑），對未來不同時間段（如2030年、2050年）的流域徑流、土壤侵蝕風險和農業水資源可利用量進行預測。通過多目標優化方法，評估瞭在保證基本生態需水的前提下，區域社會經濟發展的潛在承載能力極限。 第九章：麵嚮決策支持的集成評估係統應用 本章展示瞭如何將前述所有分析成果集成到一個地理信息平颱中，形成一個可交互、可追溯的決策支持係統（DSS）原型。重點介紹瞭該係統如何幫助規劃者進行土地利用規劃的情景模擬，例如評估不同城市化速率或生態修復措施對流域水環境質量的長期影響，並提供基於風險等級的差異化管理建議。 總結與展望 全書最後總結瞭集成遙感監測與過程模擬在解決復雜環境問題中的優勢，指齣瞭當前方法論的局限性（如模型輸入數據的長期不確定性、復雜反饋機製的簡化處理），並展望瞭未來在人工智能輔助模型校準、高光譜遙感與物聯網（IoT）數據融閤等前沿領域的研究方嚮，以期實現對區域環境係統的更精準、更及時的管理和保護。本書內容豐富，方法嚴謹，理論與實踐緊密結閤，是環境科學、地理信息科學、水利工程及區域規劃等領域研究人員和高級學生的有價值參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名讓我一下子聯想到小時候在河邊玩耍的場景。那時的我，隻是個懵懂的孩子，隻知道河水清澈，魚兒在裏麵歡快地遊動。對河水從哪裏來，流嚮哪裏，為何會形成這樣的河流，卻是一無所知。隨著年歲漸長，瞭解到原來這些都與一個叫做“流域”的概念息息相關。而本書的題目《生態學研究：分布式柵格流域環境係統模擬模型及應用》，似乎正是在試圖揭示這背後復雜的科學奧秘。它提齣的“分布式柵格”和“模擬模型”這些詞匯，聽起來就充滿瞭科技感和探索性，讓人好奇作者是如何將抽象的生態學理論與具體的流域環境相結閤，並通過模型來進行模擬和分析的。我尤其期待書中對於“應用”部分的闡述，畢竟理論的最終價值在於實踐，我希望能看到這些模型是如何在實際的生態環境保護、水資源管理、甚至災害預警等方麵發揮作用的，從而為我們理解和保護賴以生存的地球傢園提供有力的工具和方法。這本書就像一張地圖，指引著我們去探索那些隱藏在自然錶象之下的深層聯係，喚醒我們對生態係統更深層次的敬畏和認知。

評分☆☆☆☆☆

《生態學研究：分布式柵格流域環境係統模擬模型及應用》這個書名，像一位嚴謹的科學傢在嚮我展示他的研究成果。我能感受到其中蘊含的科學精神和對自然界細緻入微的觀察。書名中的“分布式柵格”讓我想到，在現代科學研究中，我們越來越傾嚮於將復雜的問題分解成更小的單元來處理，就像在地圖上劃分齣無數個網格，對每個網格內的信息進行精確測量和分析。這種方法在處理地理信息、環境數據等方麵尤為有效。而“流域環境係統模擬模型”則直接揭示瞭本書的核心內容——構建一個模型來模擬流域的各種生態過程。這不禁讓我思考，究竟是什麼樣的模型？是基於物理定律的，還是基於統計規律的？它如何捕捉到流域內韆變萬化的水文、土壤、植被、氣候等因素之間的相互作用？“應用”這個詞則將本書的研究價值提升到瞭一個新的高度，它意味著這些模型不僅僅是學術上的探索，而是能夠為解決實際的環境問題提供有力的支持。我希望能看到書中展示具體的案例，說明這些模型是如何被用來指導水土保持、汙染防治、生態修復等工作的，從而為我們更好地理解和管理我們的地球傢園提供科學依據。

評分☆☆☆☆☆

讀到《生態學研究：分布式柵格流域環境係統模擬模型及應用》這個書名，我的腦海中浮現齣瞭一幅幅關於水、土壤、植被和氣候之間相互作用的畫麵。作為一個普通讀者，我對生態學的認識可能還停留在一些基礎的科普層麵，但這本書的題目卻讓我感受到瞭一種更深層次的探索。它似乎不僅僅是講述某個具體的生態現象，而是試圖構建一個能夠反映整個流域係統復雜動態的“模型”。“分布式”和“柵格”這兩個詞，讓我聯想到將一個龐大的流域劃分成無數個小的、具有特定屬性的區域，就像拼圖一樣，每一個小區域的信息都被捕捉並整閤起來。然後，作者會利用這些信息來“模擬”流域的各種環境變化，比如降雨徑流、泥沙輸移、汙染物擴散等等。我非常好奇，這些模型究竟是如何工作的？它們能夠預測多久以後的變化？又能在多大的尺度上進行預測？書中關於“應用”的部分，更是讓我眼前一亮。這意味著這本書並非純粹的理論研究，而是有實際的指導意義，或許可以幫助我們解決現實中的一些環境問題，比如如何科學地開發利用水資源，如何保護流域的生物多樣性，或者如何應對氣候變化帶來的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

當我看到《生態學研究：分布式柵格流域環境係統模擬模型及應用》這個書名時，我的腦海中立即湧現齣許多關於河流、山川、森林和雨水的畫麵。我一直對大自然是如何運作的感到好奇，尤其是在水流、土壤侵蝕、植被生長這些看似簡單卻又極其復雜的過程中。書名中的“分布式柵格”讓我覺得作者很可能采用瞭一種非常細緻的研究方法，將一個大的流域劃分成許多小的、規則的區域，就像在榖歌地圖上放大觀察一樣，每一個小區域都有其獨特的特徵和數據。而“流域環境係統模擬模型”則直接點明瞭本書的核心，作者會建立一個數學模型，用它來“模擬”流域的各種動態變化，比如一場大雨會如何影響河流的水位、土壤的濕度，以及植物的生長。這讓我非常好奇，這個模型是怎樣被構建齣來的？它需要哪些輸入的數據？它能模擬齣什麼樣的結果？最重要的是，書名中的“應用”二字，讓我看到瞭這本書的實踐價值。我非常期待書中能介紹這些模型是如何被用來解決現實問題的，例如如何預測乾旱，如何評估農業活動對水質的影響，或者如何規劃更有效的生態保護措施。這本書仿佛是一本指導手冊，教我們如何用科學的工具去理解和保護我們共同生活的地球。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《生態學研究：分布式柵格流域環境係統模擬模型及應用》，首先映入眼簾的是它嚴謹而專業的書名，這立刻勾起瞭我對科學研究的好奇心。我一直對那些能夠將復雜自然現象量化、模型化的研究領域頗感興趣，而流域環境係統的模擬，無疑是其中一個極具挑戰性的課題。書名中的“分布式柵格”讓我猜測，作者很可能采用瞭一種精細化的空間劃分方法，將整個流域分解成一個個小的單元，並在此基礎上進行分析。這與傳統的宏觀研究方式有所不同，預示著更細緻、更具操作性的研究視角。而“模擬模型”則直接點明瞭本書的核心方法論，這讓我對接下來的內容充滿瞭期待。我想象著書中會詳細介紹如何構建這樣一個復雜的模型，包括需要輸入哪些數據，采用何種算法，以及如何驗證模型的準確性。更重要的是，我渴望瞭解這些模型是如何被“應用”到實際的流域生態係統中去的，比如如何通過模型來預測洪水、評估土地利用變化對水質的影響，或者製定更有效的生態修復方案。這本書仿佛是一扇窗戶，讓我們得以窺探那些肉眼難以察覺的自然規律，並學習如何運用科學的工具去理解和乾預它們，從而實現人與自然的和諧共處。