碳氮循環對農業生產、生態環境保護和全球氣候穩定性而言，具有極其重要的意義。本書論述了農田土壤碳氮周轉過程、土壤水氮運移及作物生長動態建模與應用。主要內容包括：土壤碳固持模型構建與修正，土壤呼吸動態模擬及集約種植條件下農田土壤有機質培肥目標的確立與實現；基于水熱過程的土壤有機碳動態建模及土壤水氮碳聯合過程綜合模型驗證與初步應用；基于ArcGIS內置VBA編輯器，將作物生長發育和土壤水、熱、碳、氮聯合模型嵌入到ArcGIS中，并建立與之配套的共享數據庫，實現了聯合模型與GIS結合；運用基于GIS的聯合模型對華北平原水氮行為進行模擬，并對夏玉米—冬小麥輪作制度下土壤水氮利用效率和氮素損失量的區域分布規律進行評價，應用模擬結果對農田水、氮管理措施進行優化。
本書以試驗與機理模型相結合，理論聯系實際，由點及面，內容翔實，層次分明，具有較強的理論性和實踐性。可供土壤、水土保持、資源環境、生態、農業、環境科學、全球變化、水利、水文氣象等學科與專業的研究人員和高等院校師生參考。