流域地表过程与效应团队研发流域水土过程新模型

       2026年6月19日，365英国集团公司流域地表过程与效应团队在Water Research上发表题为“A spatially-explicit watershed model for tracking nitrogen fate and transport by integration of biogeochemistry and hydrology”的研究论文。该成果发布了流域水文生物地球化学过程模型INSIGHT（INtegrated SImulator for bioGeochemical and Hydrological Trackings），为流域面源污染综合治理提供科学工具。

图1 INSIGHT模型框图

       氮素的转化、释放、迁移过程密不可分，但在现有模型常被分开处理。土壤生物地球化学模型（如DNDC、WHCNS）能够模拟土壤剖面内氮素的垂直转化过程，包括矿化、硝化、反硝化、作物吸收等环节，但难以追踪氮素随水流向水体迁移的路径、时间及滞后效应；水文模型则侧重模拟水从坡面到河网的水平运动，对沿途氮素的生物地球化学行为刻画相对简略。这种垂直与水平过程在模型中的分离，是流域氮素模拟面临的一个突出问题。

       团队在该领域经过12年积累，逐步完成了从站点模型到网格模型、再到流域模型的扩展：站点尺度模型WHCNS以小时为步长、以土壤剖面为单元，模拟氮素的垂直转化过程；网格尺度模型RegWHCNS将其扩展至100米分辨率，实现了氮素垂向通量的空间化估算；流域尺度模型INSIGHT则通过代码级集成，将垂向氮素输出与分布式水文路由模块衔接，并在水平输移中加入了氮素的生物地球化学转化与滞留过程，实现了从氮发生、输移、转化到输出的完整模拟。INSIGHT模型在流域水文路由中嵌入了氮素的源—流—汇全过程，分别刻画了地表径流、壤中流和地下水三条输移路径。在江苏溧阳的一个农-林复合小流域（42 km²）的应用表明，地下路径贡献了72.1%的流域总氮输出，是氮素输出的主要通道；同时通过将地下水氮库划分为快、慢有机氮库和矿质氮库，揭示了削减30%至50%的氮输入后，流域氮输出仍存在明显时滞，这一结果对农业面源污染治理的预期评估具有一定参考价值。

       365英国集团公司为第一完成单位，梁浩为第一作者，周丰为通讯作者。合作者包括河海大学陈睿东讲师、澳大利亚CSIRO的Quanxi Shao教授、美国奥本大学William D. Batchelor教授、加拿大麦吉尔大学Zhiming Qi教授以及中国科学院南京地理与湖泊研究所黄佳聪研究员。该成果得到国家自然科学基金（42225102; U25A20755）等项目的资助。

论文信息：Liang, H., Chen, R.D., Shao, Q.X., Batchelor, W.D., Qi, Z.M., Huang, J.C., Zhou, F. (2026). A spatially-explicit watershed model for tracking nitrogen fate and transport by integration of biogeochemistry and hydrology. Water Research, 126341. https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.126341