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全球气候变化问题攸关人类生存和发展,是当今世界各国共同面临的严峻挑战。全球农田生态系统是非CO2温室气体的主要排放源,因此,农业生产活动中采取合理的固碳减排措施对于改善气候变化带来的全球环境问题具有深远的影响。然而,各类农田固碳减排措施对于温室气体的排放通常具有多方面的作用,准确量化其固碳减排的效果十分困难。定量分析及预测不同情景下农田生态系统的温室气体排放情况,对于制定和采用合理的农田管理措施十分重要。基于农田生态系统温室气体产生和排放相关的科学机理,众多科学过程模型相继诞生和发展。其中,DNDC模型可相对详尽地模拟土壤生理、作物生长和碳氮循环等过程,在研究土壤碳、氮动态,作物生长状态以及温室气体排放情况方面得到了广泛的应用。本论文基于DNDC模型原作者李长生教授提出的生物地球化学理论及模型过程重新编写了DNDC模型的科学核心部分,开发出具备各计算机系统平台通用性,适用于全球互联网应用的模型程序,并将其命名为CHINA-DNDC模型。CHINA-DNDC模型在原DNDC模型的基础上进行了结构优化并增加了通用事件响应函数模板以及硝化抑制剂、生物质炭吸附两种模型过程,提高了DNDC模型的科学可靠性及功能扩展性。根据课题组已收集的包含我国2473个区县级位点的地理、气候、土壤和农田管理措施相关信息,本论文分别设计了适用于CHINA-DNDC模型的三种数据存储体系,建立了CHINA-DNDC模型参数数据库,为CHINA-DNDC模型使用者提供了初始化参数的数据参考,也为DNDC模型运算相关参数的补充与修正提供了支持。本论文设计并开发了适用于CHINA-DNDC模型和模型参数数据库的可视化网络平台,并将三者整合成为网络版CHINA-DNDC模型。可视化网络平台作为CHINA-DNDC模型的用户交互界面,可供用户对模型参数数据库进行查询,对模拟情景初始化参数进行编辑,并对模型模拟结果进行查看和下载。网络版CHINA-DNDC模型的开发,解除了DNDC模型对计算机系统环境的限制,使得DNDC模型的使用和管理更加便捷。根据课题组的田间实测数据,本论文应用所开发的网络版CHINA-DNDC模型对两个水稻试验样点进行了作物产量和温室气体排放情况的模拟,结果显示模型模拟值与实测数据较为相符,无显著差异。应用网络版CHINA-DNDC模型,本论文对华东地区四个省/直辖市——上海、浙江、江苏、安徽的水稻田生态系统在一个自然年度内的温室气体排放总量进行了估算,以此对网络版CHINA-DNDC模型进行了区域温室气体排放估算方面的应用测试。另外,本论文对氮肥减量化、秸秆还田、中期晒田、硝化抑制剂和生物质炭吸附五种农田管理措施的固碳减排效果进行了定量预测和评价,作为网络版CHINA-DNDC模型在固碳减排措施效果研究方面的应用测试。预测结果显示各固碳减排措施均对水稻田土壤固碳保肥与温室气体减排有不同程度的积极作用。本论文对网络版CHINA-DNDC模型的研发完善了DNDC模型的科学过程,简化了DNDC模型的使用,提高了模型研究者之间的交流与数据共享能力,对于DNDC模型在我国的推广应用具有重要意义,为我国农田生态系统的温室气体排放及固碳减排措施研究以及农田管理决策制定提供了有效的技术支持。