本专著通过基础分析、理论探索、机理分析、模型方法、方法应用等手段探讨了中国北方干旱半干旱地区植被与水循环的相互作用机理。首先对中国北方黄淮海地区水资源概况、水生态问题进行了基础分析，并对Budyko水热耦合平衡原理、Eagleson生态水文理论和二元水循环理论进行了理论探索；其次对黄河流域、海河流域和内陆河流域植被特征（NDVI、植被覆盖度）与水循环要素（降水量、蒸发量、径流量、土壤水分等）之间的关系，以及水热耦合

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土壤水、热、气不仅是作物生长必要的基本要素，而且直接影响水肥高效利用和土地质量。本书较为系统地介绍了土壤水、热、气传输基本特征和数学模型，土壤水、热、气传输动力参数主要影响因素及其影响程度，土壤水分特征曲线和导水率、土壤热特性和导气率确定方法，土壤水力参数、热特性和导气率空间变异性，以及土壤呼吸和温室气体排放特征等方面研究成果。全书共5章，包括土壤水、热、气传输基本特征，土壤水、热、气传输动力参数影响因素，土壤水、热、气传输动力参数确定方法，土壤水、热、气传输动力参数空间分布特征和土壤温室气体排放等内容。

本书从进行生态修复的原因、主体、进程、实践探索、典型经验和前景展望等几大方面入手，对中国生态修复的进程进行了全方面的探讨。认为良好的生态环境是人类生存与发展的基本前提，加强环境保护和生态修复对于建设生态文明具有重要战略意义。

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稻田氮磷降雨径流流失是造成我国农业面源污染的主要原因之一，深入研究稻田氮磷转化流失机制和原位控制机理对流域水环境保护具有重要意义。本书基于田间试验、文献调研等方法，从水肥耦合管理、有机肥归田、粪源生物炭添加等多个方面探索了稻田生产系统面源污染的原位控制机理。

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生物质能是绿色植物将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。发展高效生物质能部分替代化石能源，已成为世界各国保障能源安全的重要战略措施。然而，开发高效、环境友好、低成本的生物质能源技术并研究相关的理论依旧是亟待解决的国际性难题。在此背景下，本书系统、全面、深入地介绍了生物质能利用技术及理论，并通过工程案例对当前主流技术、相关机理、环境效益、政策法规以及发展趋势进行明晰的阐释。全书共分为五部分（11章）。第一部分（第1章）主要介绍本书的撰写背景和主要思路。第二部分（第2~8章）主要介绍生物质能利用的主流技术和理论，包括生物质制气、生物质制油、生物质发电与供热、生物质成型燃料、生物质制氢、生物质能源前沿技术、生物质炼制与高值化利用等7章。第三部分（第9章）主要介绍生物质能源利用的环境生态社会效应。第四部分（第10章）主要介绍管理政策与公众参与。第五部分（第11章）主要介绍生物质能源技术发展与应用挑战。