科學研究：
研究方向：
土壤-植被-大氣系統物質能量傳輸轉化機理、尺度擴展和不確定性理論； 區域式生態水文模型；陸地生態系統模型與遙感信息同化方法；生態系統水碳氮循環與氣候變化。
承擔科研項目情況：
1.科技部973項目課題 “氣候變化對北方典型農業及生態脆弱區水資源的影響”。
2.863課題 “華北平原大田作物產量形成的協同模擬及區域仿真系統”。
3.973項目專題“陸地生態系統碳循環動力學模型”。
4.國際合作項目課題“典型流域水量水質對氣候變化的響應”。
5.國家自然科學基金會項目“華北平原作物水分利用效率及其對氣候變化的響應”、“大流域水文循環對全球變化的響應研究”、“非均勻地表/大氣水熱交換及其在流域水量預報中的應用”、課題“農田生態系統水分運行規律研究”。
6.中國科學院創新工程重要方向項目專題“松嫩平原農業耗水及優化配置研究”、“土地利用/土地覆被變化對流域水文過程的影響研究”。
7.所創新基地項目“華北平原地表水汽、CO2和熱量通量及尺度擴展研究”。
科研成果：
1.系統開展了農田生態系統能量、水分和養分循環的田間試驗觀測。針對SPAC系統關鍵過程和機理，揭示了地氣界面能量、水汽與CO2交換規律；揭示了作物冠層輻射傳輸機制、葉片氣孔導度時空變異性；構建了氣孔導度與環境因子的關系式；推導出基于土壤溫度的表層導溫率和熱通量的定量關系。
2.自主開發了植被界面過程(Vegetation Interfaces Processes,簡稱VIP)的生態水文動力學模型, 用于田間-流域-區域的跨尺度生態系統水分、能量、碳氮循環過程及其相互作用的模擬和預報。與國內外其他類似模型相比，特別在三源（即受光葉、遮蔭葉和土壤）能量平衡的概念、地表產流的變蓄水容量方案、植被生態水文特征參數的動態反演方法和模型與遙感信息融合方面做出了創新研究成果。VIP模型已在我國的華北、黃河、長江上游、東北、新疆、內蒙等地的農田、草地生態系統和復雜下墊面區域得到廣泛應用。
3.開展了生態水文過程模型與觀測數據融合、模型不確定性、尺度擴展研究。應用GLUE和敏感性分析方法，分析了VIP、LISFLOOD和新安江等模型的不確定性，探索了參數的取值空間和異參同效性，評估了模型預報的置信區間；首次采用集合卡爾曼濾波方法反演出生態系統關鍵參數的季節和年際時間變化規律；采用多目標優化方法反演了蒸騰和光合作用的關鍵參數；基于不同分辨率數據的模擬分析, 提出了生態水文模型使用中的“1km分辨率法則”和尺度下延方法。
4.在氣候-生態-水文過程的相互作用方面，獲得如下成果：(i)提出了從控制表層土壤水分和葉片氣孔阻力兩方面入手的農業節水評估方法；(ii)揭示了華北平原等區域的產量、蒸散量、水分利用效率等生態水文要素的時空演變及驅動機制；(iii)揭示了生態水文過程對氣候變化和環境變化的響應機制、提出了調控適應方法。通過模型與統計相結合的方法，揭示了黃土高原生態水文過程對氣候變化和生態建設措施的響應機制，提出了蒸散耗水未必隨生態建設措施而變化，還草還林措施需要謹慎實施；針對華北平原冬小麥-夏玉米作物輪作系統，采用南北比較、多站比較和區域分布式模擬，揭示了作物產量、水量平衡、能量平衡和碳循環對氣候變化情景的響應。結論已被世界銀行、全球環境基金（GEF）和我國財政部聯合資助“黃淮海農業對氣候變化的響應和適應計劃行動”采納，為制定農業的氣候變化適應措施、保障國家糧食和水資源安全提供了科學依據。(iv) 將模型與能值理論結合，診斷了華北平原農田生態系統的可持續性，為水資源綜合管理提供科學依據。
論文專著：
發表論文：
英文論文:
1 Mo, X. G., et al.,2009. Scale effects on actual evapotranspiration and gross primary production over a large basin. Hydrological Sciences Journal, 54(1): 160-173.
2 Mo, X. G., et al., 2009. Optimization of ecosystem model parameters through assimilating eddy covariance flux data with an ensemble Kalman filter. Ecological Modelling, 217:157-173.
3 Mo, X. G., et al., 2006. Parameter conditioning and prediction uncertainties of the LISFLOOD-WB distributed hydrological model. Hydrological Sciences Journal, 51(1): 45-65
4 Mo, X. G., et al., 2005. Simulation of winter wheat production and water use efficiency with GIS and RS Data in the North China Plain. Ecological Modelling, 183:301-322.
5 Mo, X. G., et al., 2005. Long-term water budget estimation with the modified distributed model LISFLOOD-WB over the Lushi basin, China. Meteorology and Atmospheric Physics, 90:1-16.
中文論文:
1 基于變異性范圍法(RVA)的河流生態流量估算 舒暢; 劉蘇峽; 莫興國; 鄭超磊; 張守紅; 邱建秀 生態環境學報 2010- 05-18
2 新安江模型在高寒無資料地區的水文過程模擬(英文) 舒暢; 劉蘇峽; 莫興國; 王昆; 鄭超磊; 張守紅 Journal of Resources and Ecology 2010-06-30
3 降雨和水保措施對無定河流域徑流和產沙量影響 張守紅; 劉蘇峽; 莫興國; 舒暢; 鄭超磊; 侯博 北京林業大學學報 2010-07-15
4 植被界面過程(VIP)生態水文動力學模式研究進展 莫興國; 劉蘇峽; 林忠輝 資源科學 2009-02-15
5 華北平原1951年至2006年風速變化特征分析 劉蘇峽; 邱建秀; 莫興國 資源科學 2009-09-15
6 陸地生態系統動力過程模擬集成研究 朱英浩; 莫興國; 劉蘇峽 湖北大學學報( 自然科學版) 2009-12-25
7 植被界面過程(VIP)模型的改進與驗證 王昆; 莫興國; 林忠輝; 張喜英; 舒暢 生態學雜志 2010-02-15
8 羊草草原碳循環過程的模擬與驗證 程遷; 莫興國; 王永芬; 林忠輝 自然資源學報 2010-01-15
9 用斜率和曲率濕周法推求河道最小生態需水量的比較 劉蘇峽; 莫興國; 夏軍; 劉昌明; 林忠輝; 門寶輝; 吉利娜 地理學報 2006-03-30
10 基于遙感信息預測土壤水分研究 何玲; 汪志農; 莫興國 水土保持研究 2006-04-30
11 黃淮海地區冬小麥生產力時空變化及其驅動機制分析 莫興國; 林忠輝; 劉蘇峽 自然資源學報 2006-05-30
12 基于 MODIS數據的無定河流域蒸散模擬 陳丹; 莫興國; 林忠輝; 劉蘇峽 地理研究 2006-07-30
13 無定河區域1981~2001年植被生產力和水量平衡對氣候變化的響應 莫興國; 郭瑞萍; 林忠輝 氣候與環境研究 2006-07-30
14 植物根系水力再分配模型參數分析與尺度轉換 王昆; 劉穎慧; 高瓊; 莫興國 植物生態學報 2006-11-30
15 NDVI時間序列諧波分析與地表物候信息獲取 林忠輝; 莫興國 農業工程學報 2006-12-30
16 基于MODIS遙感數據計算無定河流域日蒸散 何玲; 莫興國; 汪志農 農業工程學報 2007-05-31
17 森林、草地和農田典型植被蒸散量的差異 郭瑞萍; 莫興國 應用生態學報 2007-08-15
18 基于生物習性和流量變化的南水北調西線調水河道的生態需水估算 劉蘇峽; 夏軍; 莫興國; 林忠輝; 劉昌明; 軒曉博; 吳春華 南水北調與水利科技 2007-10-25
19 氣候變化對無定河流域生態水文過程的影響 莫興國; 林忠輝; 劉蘇峽 生態學報 2007-12-15
20 黃河沿岸陜豫區土壤水分的空間變化特征及其驅動力因子分析 劉蘇峽 ; 毛留喜; 莫興國; 趙衛民; 林忠輝 氣候與環境研究 2008-09-20
21 新安江模型參數的不確定性分析 舒暢; 劉蘇峽; 莫興國; 梁忠民; 戴東 地理研究 2008-03-15
22 CLIGEN生成干旱半干旱地區降水相關參數的驗證 林忠輝; 莫興國 自然資源學報 2008-05-15
23 一種改進的生成區域日降水場的方法及精度分析 林忠輝; 莫興國 地理研究 2008-09-15
24 基于VIP模型對內蒙古草原蒸散季節和年際變化的模擬 王永芬; 莫興國 ; 郝彥賓; 郭瑞萍; 黃祥忠; 王艷芬 植物生態學報 2008-09-15
25 作物生長模型研究綜述 林忠輝; 莫興國 ; 項月琴 作物學報 2003-09-20
26 華北平原1981～2001年作物蒸散量的時空分異特征 莫興國; 薛玲; 林忠輝 自然資源學報 2005-03-15
27 夏玉米葉面積指數增長模型的研究 林忠輝; 項月琴; 莫興國; 李俊; 王玲 中國生態農業學報 2003-10-01
28 不同水分條件麥田能量與CO_2通量變化特征研究 莫興國; 陳丹; 林忠輝; 項月琴 中國生態農業學報 2003-10-01
29 無定河流域水量平衡變化的模擬 莫興國; 劉蘇峽; 林忠輝; 陳丹; 趙衛民 地理學報 2004-05-23
30 基于水量平衡的流域生態耗水量計算——以海河為例 劉蘇峽; 莫興國; 朱永華; 黃浩 自然資源學報 2004- 09-15
31 基于過程模型的河北平原冬小麥產量和蒸散量模擬 莫興國; 林忠輝; 李宏軒; 項月琴 地理研究 2004- 10-25
32 無資料流域水文預報(PUB計劃)研究進展 劉蘇峽; 夏軍; 莫興國 水利水電技術 2005-02-20
33 土壤水分及土壤-大氣界面對麥田水熱傳輸的作用 劉蘇峽; 莫興國; 李俊; 劉偉東 地理研究 1999-03-25
34 用GSVAT模型研究地表/大氣界面傳輸 莫興國; 林忠輝; 劉蘇峽 生態學報 1999-11-30
35 華北平原玉米田能量平衡、水分利用效率和表面阻力分析 莫興國; 劉蘇峽; 林忠輝 應用生態學報 2002-05-30
36 基于SVAT模型的冬小麥光合作用和蒸散過程研究 莫興國; 劉蘇峽; 林忠輝 應用生態學報 2002-11-30
37 用土壤溫度估算表層土壤導溫率與熱通量的研究 莫興國; 李宏軒; 劉蘇峽; 林忠輝 中國生態農業學報 2002-02-15
38 基于Penman-Monteith公式的雙源模型的改進 莫興國; 林忠輝; 劉蘇峽 水利學報 2000-05-28
39 水文循環研究中亟待加強的薄弱環節 劉蘇峽; 莫興國 中國科學基金 2000-08-23
40 玉米群體輻射傳輸特征 莫興國; 林忠輝; 項月琴; 劉蘇峽 生態農業研究 2000-02-15
41 中國陸地區域氣象要素的空間插值 林忠輝; 莫興國; 李宏軒; 李海濱 地理學報 2002-01-23
42 土壤-植被-大氣系統水分能量傳輸模擬與試驗 莫興國 地理研究 1994- 06-25
43 土壤－植被－大氣系統水分能量傳輸模擬與試驗 莫興國 地理研究 1994-06-25
44 用平流 ─干旱模型估算麥田潛熱及平流 莫興國 中國農業氣象 1995-12-15
45 引入平流影響的蒸散估算 莫興國 生態農業研究 1995-11-15
46 冬小麥群體葉片氣孔導度差異性分析 莫興國; 項月琴; 劉蘇峽 植物學報 1996-06-01
47 冬小麥能量平衡及蒸散分配的季節變化分析 莫興國; 劉蘇峽; 于滬寧; 劉昌明 地理學報 1997-11-23
48 冠層表面阻力與環境因子關系模型及其在蒸散估算中的應用 莫興國 地理研究 1997- 06-25
49 麥田能量平衡及潛熱分配特征分析 沈彥俊; 劉昌明; 莫興國; 于滬寧 生態農業研究 1997-02-15
50 麥田能量轉化和水分傳輸特征 莫興國; 劉蘇峽 地理學報 1997-01-23
51 土壤-植被-大氣系統水分能量傳輸模擬和驗證 莫興國 氣象學報 1998-06-20
52 區域蒸發研究綜述 莫興國 水科學進展 1996-06-15
53 用NDVI時間序列確定作物物侯和作物類型判別 林忠輝; 莫興國; 薛玲 第十四屆全國遙感技術學術交流會論文摘要集 2003-10-01
54 黃土高原無定河流域水量平衡變化與植被恢復的關系模擬 莫興國; 劉蘇峽; 林忠輝; 陳丹; 趙衛民 全國水土保持生態修復研討會論文匯編 2004-07-01
55 基于NDVI遙感數據的華北平原農田蒸散量時空分布 薛玲; 莫興國; 鄭大瑋 2004年湖北省氣象學會年會學術論文詳細摘要集 2004-10-01
媒體報道：
莫興國：氣候變化并非都是負效應
8月30日，剛剛結束赴加拿大學術訪問的莫興國，還沒有完全調整好時差。面對記者的提問，他并不急于回答，總是習慣性地閉上眼睛，思考片刻，而后表述精準、比喻貼切，讓人不得不佩服一名科學家的嚴謹。
莫興國，中國科學院地理科學與資源研究所研究員， 博士生導師。
一個月前，他的項目回答了這樣一個問題——氣候變化下華北平原作物產量到底是增還是減。答案同樣明確清晰，并且深入揭示了作用機制。這讓莫興國和他的研究團隊感到驕傲。
核心對話
氣溫增加總體上將導致華北平原作物減產
記者：目前，在全球范圍內，公眾對氣候變化的關注都達到了一個空前的高度。許多科研項目都放在了這一背景下進行研究，包括農業。根據您的研究結果，氣候變化下華北平原作物產量到底是增還是減？
莫興國：基于我們多年的田間實驗，我們開發了立足華北平原的VIP分布式生態水文動力學模型。針對華北平原冬小麥—夏玉米作物輪作系統，采用南北比較、多站比較和區域分布式模擬，考慮華北平原土壤本底對作物生產力影響的空間分布，區別灌溉和雨養農田，采用VIP模型模擬，我們發現，若溫度增加，特別是夜間溫度增加，總體上將導致華北平原作物減產，作物生長季縮短是導致減產的主要因素之一。
當然，這并不排除溫度升高到某個對作物更適宜的范圍，造成作物產量提高的例子。
大氣CO2肥效將減緩甚至扭轉升溫給作物產量帶來的負效應
記者：但我們又常聽報道，說氣候變化下小麥將會增產？
莫興國： 這個跟我們的結論沒有矛盾。前面的減產結論是僅僅考慮溫度的因素。當考慮大氣CO2肥效（二氧化碳濃度增高使作物的產量增加現象）等因素時，這些因素會減緩升溫給作物產量帶來的負效應，從而導致作物產量增加。通過對歷史的模擬，我們也發現，去掉化肥等農業管理技術進步措施的影響，過去60年，華北平原產量逐年增高仍與較適宜的溫度、降水和二氧化碳濃度等氣候條件相關。可以肯定地說，大氣中二氧化碳濃度的增加，對農業作物起到了增產的作用。
記者：增產的作用有多大？
莫興國：二氧化碳的施肥效應對不同的作物效果不一樣。對C3（大豆、小麥和水稻等）作物來講，二氧化碳濃度加倍的時候，產量能夠增加20%左右。對C4（玉米、高粱等）作物，增產效應不明顯。
溫度的升高使北方原本一些不能種植小麥的寒冷地區，能種小麥了，造成了小麥的生產界限北移，也達到了增加產量的作用。
記者：這些可不可以看做氣候變化的積極影響？
莫興國：從這個意義上講，尤其對我國北方一些溫度偏低的地方而言，是積極的影響。
減少灌溉量以保障水資源可持續利用
記者：制約農業生產的另一重要因素就是水資源，尤其在華北平原，水資源的可持續利用與糧食生產幾乎形成了一對矛盾，您是怎么看這個問題的？
莫興國：糧食單產的增加，伴隨著作物耗水的相應增加。據估計，從上世紀六十年代到九十年代，華北平原小麥生長季耗水增量達130mm，玉米耗水增量為90mm，冬小麥—夏玉米一年兩熟輪作體系的年耗水量從約700mm增加到目前將近1000mm。
記者：怎么理解您所謂的耗水量？
莫興國：耗水量就是指作物生育內所消耗的水量，主要包括作物蒸騰和棵間蒸發。
記者：目前如此巨大的農業耗水量，造成什么后果？
莫興國：黃淮平原南緣年降水量與此耗水量基本相當，而華北平原北部降水在500—600mm左右，灌溉需求極大。因此華北平原大部分地區地表水難以保障一年兩熟耕作制度的用水需求，農田灌溉依靠抽取大量地下水維持，導致地下水位持續下降，產生了一系列環境問題。水已成為華北平原農業發展的關鍵限制因素。
記者：怎樣才能做到既保證糧食生產，又保證水資源的可持續利用？
莫興國：按照我們最新的計算結果，華北平原地區，每年的灌水量維持在240mm左右，不會對地下水造成過量開采，有望實現農業可持續發展。
另外，還應該采取有效灌溉措施，控制灌溉次數和每次灌溉的水量，同時采取秸稈覆蓋和薄膜覆蓋的方式減少蒸發，還有就是利用轉基因技術培育一些節水品種。此外，我們還建議，對一些水資源短缺的地方，應該調整農業生產機構，因為小麥是一種高耗水作物，在一些干旱地方也采取玉米—小麥兩季連種的農業生產方式，耗水量肯定是超過當地的降水量，不得不大量使用地下水灌溉，所以這些地方應該縮小小麥的種植面積，或者種植例如棉花、油菜等低耗水的作物。我們已經做出華北平原較高分辨率的耗水量、產量、水分利用效率的空間分布圖，期望能對地方決策發揮作用。
關鍵在于保證國家糧食安全
記者：項目的最終結論能夠為指導農業生產起到哪些實際作用？
莫興國：地方農業部門可以使用我們的模型來指導生產管理。例如針對今年的氣候條件，應該采取什么樣的灌溉措施、什么樣的施肥措施能夠達到最好效益。
記者：那在其他方面還能發揮作用嗎？
莫興國：在糧食產量預測，保證國家糧食安全方面的意義比較重要。
我們所建立的VIP模型與短期、中短期的氣候預報相結合，就能夠預測出在一定的氣候條件下，區域內的糧食產量。比如現在是4月份，根據氣象資料，預測出未來兩個月的氣象條件是怎樣的，我們就能夠知道今年6月的小麥產量跟去年相比將是增加還是減少，以及增加多少減少多少。
西方國家每年也在預測我國的糧食產量，其研究結論影響著我國糧食安全保障的決策，為世界矚目。我國糧食安全需要大量基于我國的原始數據，基于我們自主開發的立足國情的機理模型的研究結論可作決策支撐。
花絮
從田間到模型
雖然是學氣象出身，但莫興國的工作一直沒離開田間地頭。
1990年，他來到中科院地理科學與資源研究所讀博，當時的一項“主要工作”就是蹲在田間地頭獲取實驗數據。
“所里很早就開展了二氧化碳濃度變化對農業生產影響的研究。” 莫興國記得剛到所里的時候，院子里放著幾十個高大的醫用氧氣瓶。“以前就是用那種瓶子往地里放二氧化碳來做實驗。”到現在他還“收藏”著兩個小一點的氧氣瓶，“很精致的。”他說。
試驗站在山東禹城，每年的作物生長期——四、五月份，莫興國都要“泡”在那里。莫興國現在回憶起來那段“田園時光”，感到很美好。正是從那時就堅持的田間試驗，為以后他們研究團隊自主開發的VIP生態水文動力學模型打下了重要基礎。
人物檔案
莫興國
1966年生于廣西桂林。1988年和1990年在南京大學獲大氣科學學士和碩士學位。1993年在中國科學院地理研究所獲自然地理學農業生態系統方向博士學位，畢業后留所工作至今。 1996年起任副研究員。2004年起任研究員。
先后到美國農業部土壤耕作實驗室(National Soil Tilth Laboratory)、澳大利亞新南威爾士大學(University of New South Wales)數學系、英國蘭卡斯特大學(Lancaster University)自然環境研究中心，加拿大多倫多大學(University of Toronto)地理系從事合作研究。任中國科學院大氣物理研究所客座研究員，中國農學會農業氣象專業委員會理事,《土壤》雜志編委，世界銀行、全球環境基金會關于黃淮海農業應對氣候變化項目的短期專家,中國自然資源學會水資源專業委員會委員，中國地理學會會員，國際水文科學協會會員和國際水資源協會會員。
已發表90多篇論文和論著(章)，研究領域是氣候與生態水文。主要研究方向包括土壤—植被—大氣系統（SPAC）關鍵過程機理、生態水文過程綜合模型、氣候—生態—水文相互作用等。主持了多項科技部973項目課題、863課題、國家自然科學基金會項目。
來源： 科技日報2010年09月01日
莫興國，男，1966年生于廣西桂林。現任中國科學院地理科學與資源研究所創新基地研究員， 博士生導師。