水文生态学  071300M02016H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:罗毅,郭群,高扬
授课时间: 星期二,第3、4 节
授课地点: 教二楼229
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11
授课时间: 星期五,第5、6、7 节
授课地点: 教二楼229
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10
课程编号: 071300M02016H 课时: 50 学分: 3.00
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:罗毅,郭群,高扬 助教:王晓蕾
英文名称: Hydroecology 召集人:

教学目的、要求

<<水文生态学>>是生态学专业硕士研究生必修课,也可供水文学、自然地理学、环境科学等相关专业硕士研究生学习。要求选课学生具有基础生态学、植物生态学、水体生态学、水文学、自然地理学等课程基础。本课成突出特点是培养学生的水文生态系统过程定量描述能力和系统思维方法。

<<水文生态学>>将系统介绍水文系统、生态系统的主要过程、相互作用机制及定量描述,系统集成方法和系统模拟工具。培养学生掌握水文生态系统过程的数学方法和水文生态系统的系统思维方法,以及运用水文生态系统模型研究流域水文生态系统行为的能力,为研究生进行流域水文系统研究和管理打下坚实的基础。

要求学生了解水文生态学发展前沿,掌握水文生态系统过程定量描述方法和系统建模思想与方法;熟悉一种流域水文生态系统综合研究工具,完成一个简单案例研究。

预修课程

水文学,土壤物理学,生态学,气象学

教 材

主要内容

第1章 水文生态学概述(2学时) (罗毅)

1.1 水文生态学发展历程

1.2 水文生态学理论体系

1.3 水文生态学前沿与热点



第 2 章 生态系统与生态过程(14学时) (胡中民)

第0节 生态系统概述

0.1生态系统的基本结构与功能

0.2生态系统的物质循环与能量流动

第1节 影响生态系统的生物环境要素

1.1气候因子

? 太阳辐射、气温、降水、风、湿度等

1.2土壤因子

? 土壤养分、土壤水分、土壤质地、土壤pH等

1.3生物因子

? 植物、动物、微生物

第2节生态系统生产力形成过程

2.1植物的光合作用与物质分配

2.2生产力的时空变异及其水分关系

第3节 生态系统碳循环及其水分关系

3.1 生态系统光合与呼吸过程

3.2生态系统水分利用效率



第 3 章 流域水循环过程(14学时) (罗毅)

第0节 流域水循环概述

第1节 SPAC系统水热传输

1.1  SPAC系统概述

1.2  蒸腾-气孔导度-光合作用

1.3  根系吸水过程

1.4  土壤水动力学方程

第2节 地表水循环

2.1 积雪融雪过程

? 积雪过程

? 融雪过程

2.3 土壤入渗过程

? 入渗与渗漏过程

? 大孔隙流和侧向流

2.4地表产汇流过程

? 产流过程

? 汇流过程

? 输移损失

? 径流过程线

第3节 地下水循环

3.1 地下水系统

3.2 地下水平衡

? 地下水补给

? 基流过程

第 4 章 流域氮循环过程(14学时) (高扬)

第0节 流域生化循环概述

第1节 氮素循环

1.1  氮循环

1.2  矿化、反消化/固化

1.3  硝化、氨挥发

1.4  反硝化

1.5  降水中的氮

1.6  固化

第2节 氮素输移

2.1  硝酸盐运动

2.2  地表径流中的有机氮

2.3  地表径流和侧向流中的氮素运移延迟

2.4  河道中的氮输移

2.5  水体中的氮素与泥沙

第3节 生态系统与氮素的关系



第 5 章 水文生态系统模拟(8学时) (罗毅)

第0节 水文生态系统模拟概述

第1节 分布式生态水文模型PRES

第2节 生态水文系统模拟案例与实践



第6章 考试(3学时) (高扬)

开卷考试3学时,结合课程作业综合评估成绩。



六、教学方式  

采用多媒体教学,课堂讲授、讨论、问题解答、课后作业、专题训练等方式。

考核方式采用开卷考试。

课程成绩评定:平时成绩(出勤、作业等)占40%,期末考试成绩(即卷面成绩)占60%。

参考文献

1. Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D. and Smith, M.: 1998, Crop Evapotranspiration - Guidelines for Computing Crop Water Requirements, FAO Irrigation and Drainge Paper 56, FAO, 1998, ISBN 92-5-104219-5.

2. Bobbink, R., Ashmore, M., Braun, S., Flückiger, W., van den Wyngaert, I.J.J., 2003. Empirical nitrogen critical loads for natural and semi-natural ecosystems: 2002 update. In: Achermann, B., Bobbink, R. (Eds.), Empirical Critical Loads for Nitrogen. Swiss Agency for Environment, Forest and Landscape SAEFL, Berne, Switzerland

3. Chapin FS III, Matson PA, Vitousek P (2012) Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology. Springer, New York.

4. Ignacio Rodriguez-Iturbe, and Amilcare Porporato: Ecohydrology of Water Controlled Ecoystem-Soil Moisture and Plant Dynamics. Cambridge University Press, 2004

5. Neitsch, S.L., Arnold, J.G., Kiniry, J.R., Williams, J.R., King, K.W., 2005. Soil water assessment tool theoretical document, version 2000. Grassland, Soil and Water Research Laboratory, Agricultural Research Service, 808 East Blackland Road, Temple, Texas, 76502. Http://www.brc.tamus.edu/swat/doc.html.

6. Paul J. Wood, David M. Hannah, and Jonathan P. Sadler. Hydroecology and Ecohydrology: Past, Present and Future. John Wiley & Sons Ltd, 2007

7. 于贵瑞、王秋凤. 植物光合、蒸腾与水分利用的生理生态学. 科学出版社. 2010

8. 芮孝芳. 水文学原理. 中国水利水电出版社,北京,2004

9. 邵明安,王全九, 黄明斌. 土壤物理学. 高等教育出版社,北京,2006

10. 雷志栋,杨诗秀,谢森传. 土壤水动力学. 清华大学出版社,北京,1990