中文摘要：

本研究拟以处于温带地区的官厅水库水源区典型集水流域为例，以坡头到溪流河岸的连续断面上的环境因子梯度为依托，选择处于不同坡位的缓冲带土-植系统，在人工施氮与15N示踪的基础上，综合利用氮素转化与循环、15N 分馏与归趋、SPAC系统水氮耦合机制及地统计学与机理模拟的原理与技术，开展不同坡位缓冲带土植系统中氮的循环转化过程及其与外源氮的互馈作用与响应机制的研究，探索土壤-植被系统内源氮素循环对外源氮输入的响应及其互馈作用的过程与机理，辨识氮在缓冲带中的源汇特征、强度及其影响因素和控制因子。建立植被缓冲带土-植系统氮素循环的动力学机制模型，刻画氮素在不同坡位缓冲带土-植系统中的滞留，转化，迁移，富集，损失的内在过程与动力学机制。提升缓冲带氮素截流机制在流域非点源氮素污染管理中的实用性，为研究区缓冲带优化设计与管理提供理论支撑。

结论摘要：

以不同区域的植被缓冲带为研究对象，在专用设备研制、现场监测、原位培养、15N自然丰度测定及机理分析与模拟的基础上，综合分析了几种典型植被缓冲带土植系统中的氮素转化过程及其主控因素，探索了不同土植系统内源氮对外源氮输入的响应。结果表明北京妫水河延庆段岸边缓冲带接纳的非点源氮污染主要源自生活废水，其次为农田化肥与畜禽养殖废水流失，大气氮沉降有贡献，但相对较小。其中，大气沉降氮以铵态氮的湿沉降为主，从城市到远郊的氮沉降通量有减小趋势。生活污水及畜禽养殖废水以有机氮为主。各类来源氮污染物的δ15N变化范围:化肥在-3.31~+2.80‰，降雨在-2.94~-1.23‰，畜禽养殖废水在5.15~13.77‰，生活废水在+0.93~+3.19‰，农田径流水在-4.7~-6.8‰，同位素特征范围对污染物来源具有较好的示踪效果。土植系统对外源氮输入的响应与土壤含氮为主的内源氮状况相关，内源氮含量低者，外加氮的激发效应更明显。不同区域土壤的内源氮状况及其空间变化特征与土壤理化特性、经度、海拔高度、年均温、土壤酸性、土层厚度等因子密切相关。利用土壤普查结果估计不同区域土壤碳氮状况过程中，考虑样点测值之外的辅助因素有助于提高估值精度与效率。土壤氮转化过程与气候、土壤属性、植物种类、底质的数量和质量以及土壤微生物群落组成等因子相关，以主成分分析作为融合多因素的方法，将影响土壤氮转化的因子进行综合，得到代表微气候环境的因子和底物质量的因子，可解释土壤氮转化的季节变化与空间变化的驱动力机制。以简单的短期实验数据为基础，难以支撑过程建模、参数率定与模型校验的整个过程，形成可以反映土壤氮转化动力学机制的有效模型。