《南方流域农业面源污染控制政策仿真》是北京大学栾胜基教授主编的《中国农村环境管理解困丛书》之一，具体的作者则是三位年轻的科研工作者，这本书是年轻人们的一次大胆的创新。
在当下的世界，创新被提到了前所未有的高度，因而不管该书的内容如何，至少我们的年轻科研工作者敢于创新、勇于创新的精神是值得提倡和宣扬的。
书做出来了总是需要接受检阅的，该书的作者提出：
一是，本书进一步完善作者开发的多主体农户和农村环境管理模型(MAREM)，在提出从模拟农户行为对政策的响应入手分析我国农业面源污染控制策略的新视角后,将MAREM模型与经典的环境学模型相组合，用以分析陆源-海源污染物产生和输移情况。本书将有助于丰富多主体建模技术和计算实验方法在我国环境学界的结合应用，在复杂经济管理系统方法论研究方面也具备一定的理论和方法探索性。
二是，本书的研究结果能够为南方流域农业面源污染严重地区的农业环境治理经济型政策设计和创新提供思路和决策依据。
这些都需要读者们的检阅，当然也正如栾教授所言：若本丛书多个方面的讨论，能提供给读者更多迸发思想火花的机会，那么其刊行会更有意义。
｜NO.1｜常见流域面源污染模型
(１) HSPF 模型
HSPF模型是综合考虑了径流、污染物传输、土壤流失、河道水力、泥沙传输、营养物质间化学反应的复杂面源污染模拟模型。它依靠气象、水文数据支持，被大量应用于模拟人为因素影响下的自然水系统的水情和水质，并随着基础数据数量加大及精度提高而达到更佳模拟效果。HSPF模型的水文模块采用了Standford水文模型,涉及十多个水文过程。HSPF模型的侵蚀模块考虑了径流冲刷侵蚀、雨滴溅蚀和沉积作用。HSPF模型的污染物迁移模块考虑了氮、磷和农药等污染物的复杂的迁移转化，并模拟了污染物进入河道后的转化过程。
(２)ANSWERS模型
ANSWERS模型是基于降水事件的机理性的分布式参数模型，主要用于模拟小流域尺度的暴雨事件下表面径流量、土壤侵蚀量和污染物流失量。模型采用网格法，将模拟区域划分为若干均匀方格，并假定各地貌单元的土壤、气候和植被等属性相同，对各地貌单元考虑了渗透、地表径流、地表水、土壤侵蚀、壤中流、泥沙输运和泥沙沉积等过程。
(３) CREAMS模型
CREAMS模型基于机理模型和经验模型，能够模拟农田小区尺度的水文过程、侵蚀过程和污染物迁移过程,用于分析多种农业管理措施下的土壤侵蚀和水质状况。
(４)GLEAMS模型
GLEAMS模型是模拟农田小区尺度的长期连续降雨事件的集中参数模型，主要用于模拟农业活动对地下水的氮、磷和农药污染。它主要由水文子模块、侵蚀子模块、营养盐子模块和农药子模块等四部分组成。
(５) AGNPS模型
AGNPS模型是基于单次暴雨事件的流域尺度的分布式参数模型，主要用于水土流失研究和农业面源污染研究。该模型以网格为基本运行单元， 能够模拟一场降雨过后流域内各个单元的径流、侵蚀和污染物迁移等过程，然后输出单个基本单元或者整个流域的结果。
(６) SWAT模型
SWAT模型是基于长期连续事件的流域尺度的集中参数模型，适用于包含各种土壤类型、土地利用和农业管理制度的较大和较复杂流域。该模型运行效率较高，可以用于模拟预测不同农业管理措施对不同土地利用方式、不同土壤类型和管理条件的流域的水文、泥沙和农业污染物产生量的长期影响。
(７) BASINS模型
BASINS模型是由美国国家环境保护局开发的一个流域尺度的、多目标的环境分析系统。它基于GIS技术，可以对不同空间尺度流域的点源和面源污染物进行综合分析，且能对不同污染控制管理措施的效果进行评估。成为功能较为强大的系统决策工具。BASINS是一个基于GIS技术的整合式平台系统，内嵌了HSPF、SWAT、PLOAD、AGWA 等模型和WDMUtil、GenScn等辅助工具，通过BASINS系统，HSPF模型成功地捆绑于ArcView 中，从而为该模型所需的地形、地貌、土地利用/ 覆被、土壤、子流域等数据的自动生成和叠加处理提供了更加方便、精准的手段，同时延长了数据处理、模拟预测的时间序列长度。
| NO.2 |模型集成的总体思路
本书的研究中涉及3个主要的模型技术，即MAREM 模型(多主体农户和农村环境管理模型)、SD模型(系统动力学模型) 和NEWS模型(流域营养盐输出模型) 的集成。我们需要思考和解决几个问题：
首先，MAREM模型和NEWS模型联用的互补点在何处， 即这种联用可以解决什么单模型应用无法解决的问题?
其次，MAREM模型和NEWS 模型为什么采用SD 模型作为连接的桥梁，为什么要使用软连接方式?
再次，采用软连接方式时，各个模型哪些关键参数需要修正、转换和传递?
MAREM-SD-NEWS模型联用设计思路
| NO.3 |NEWS 模型的本地化修正
NEWS模型是基于全球流域大尺度提出的流域营养盐输出模型。因此，为使得模拟结果更能反映我国流域营养盐污染的实际情况，本书对NEWS模型进行简单介绍，并对NEWS模型在珠江流域的适宜性进行了全方位讨论和修正，即对NEWS模型的本地化修正。本书通过农村社会调查和野外水质、土壤监测，识别当地的农业污染特征，探讨农户行为(包括生产和生活行为)与环境变化(主要是营养盐) 之间的联系。这将有利于把握研究区域内的农业污染现状，为NEWS模型和MAREM模型构建和模型验证提供数据支持；同时也为构建分析中国流域营养盐输出机制与管理策略的整合模拟评价体系提供理论和数据支持。
调研与采样
| NO.4 |基于MAREM-SD 联用的珠江流域农业面源污染政策仿真
针对日益严重的流域营养盐污染，以及对其影响最为深远的农业生产环节，本书以珠江流域为例，采用系统动力学模型，根据流域营养盐污染特征和系统内部关系， 以农业生产污染为核心，构建流域营养盐污染SD 仿真系统，并结合区域数据，确定模型运行参数，模拟2000~2020年珠江流域的经济发展趋势及营养盐污染变化趋势，分析流域营养盐污染特征和影响因素。然后从农户个体行为角度出发，联用MAREM模型和流域营养盐污染SD仿真系统进行流域营养盐污染控制政策情景分析。首先根据区域数据修正MAREM模型参数。设计和模拟20种农业税收组合型政策方案的农户自适应决策过程，从中筛选25％ 化肥税税率＋25％农药税税率(情景一)、50％ 化肥税税率＋25％ 农药税税率(情景二) 和75％化肥税税率＋25％农药税税率(情景三) 三组政策作为营养盐污染控制政策情景方案。即通过把相应方案的农户自适应调整生产决策结果输入流域营养盐污染SD仿真系统中，进一步模拟2012年后流域营养盐污染的控制情况，最终评估不同农业政策的污染控制效果。
| NO.5 |基于MAREM-NEWS耦合的北江流域农业面源污染政策仿真
本书采用本地化的NEWS模型模拟北江流域营养盐输出。在此基础上，耦合MAREM模型和NEWS模型，分析了不同政策情景下流域营养盐输出的变化。其中，MAREM模型用于模拟分析以农户为实施对象的某种政策情景下农户的生产行为，而NEWS模型用于量化在相应的政策情景和农户生产行为下流域的营养盐输出量。
本研究中，本地化的NEWS模型将畜禽养殖源细分为粪肥施用(点源) 和集中污水排放(面源)。根据收支法的思路，NEWS模型假设存在一个虚拟的汇，用于表示随作物产品和作物秸秆等离开陆地表面的氮和磷。本地化的NEWS模型增加了汇的内容，将畜禽粪肥管理系统和农田中因氨气、氮气和一氧化二氮排放而进入大气的氮素视为汇。
| NO.6 |展 望
本书模型集成的总体思路中，提出要建立利用SD 模型作为桥梁的软连接模型组,即实现MAREM-SD-NEWS的模型集成，但事实上在本书的珠江和北江案例中，目前只实现了MAREM-SD和MAREM-NEWS的集成，受时间所限(可以看到本书研究跨度较长，所以案例章节中各个章节的研究区域数据收集的时间序列数据的时间段并不完全吻合)，尚未测试3组模型连续集成的案例。在下一步的研究中，考虑在可能的条件下，采用论文的形式发布3类不同模型集成应用的研究报道。同时，在本书的案例中，对农业面源污染控制政策仅选用了税收政策，受时间所限，并未计算补贴政策或者其他可能的经济型控制政策，这也是下一步研究中可以增加考虑的因素。
另一个研究方向是在模型的连接中，由于MAREM模型是针对虚拟的人工村落的理论模型，而其他大多数模型都是针对现实世界的应用模型，这两者在对接上的尺度和参数不匹配很大程度上源于MAREM模型的“过于微观化”，尽管这种微观化对于多主体模型来说很常见且对于理论研究已经足够使用。作者也曾考虑设计一个看起来更类似现实世界，包含多个村落和城镇的多主体模型，暂且将其称为E-MAREM模型,即一个扩展的MAREM模型。
中国乡村发现网转自：交叉科学在线 微信公众号
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