外源氮素过量投入及种养分离导致农业氮素大量盈余，是农业面源污染发生的物质基础。当前虽然对农业氮盈余的环境影响具有一定的认识，但对农业盈余氮素在流域尺度的流失-输移过程及其环境效应的研究尚不充分。本研究以受面源污染的初期富营养化湖泊-洱海流域为例，采用末端分析与过程研究的方法，分析了流域氮素输出的特征并识别了与农业盈余氮素流失有关的关键因子，量化了农业盈余氮素的流失、输移过程，研究了养殖源与种植源等不同来源氮素盈余对流域氮素输出的影响。主要研究结果及结论如下：
1）量化了畜禽粪尿氮素的直接流失、输移过程及关键因子，明确了畜禽粪尿直接流失对流域氮素输出的贡献。总体而言，8.7%的畜禽粪尿氮素直接进入地表水，且其中58.2%流出流域；基流条件下，仅有7.6%直接进入地表水，且其中只有51%流出流域；暴雨径流条件下，直接进入地表水的比例增加为10.8%，且其中68%可流出流域。尿液直排是畜禽粪尿氮素进入地表水的主要途径（86.3%），堆置粪尿径流冲刷仅占13.7%；基流条件下，畜禽粪尿氮素通过尿液直排进入地表水的比例为98.6%，暴雨径流条件为69.4%。畜禽粪尿直接流失是流域输出氮的主要来源（63%），增加了流域输出负荷，导致河流氮素浓度远高于自然背景值，且畜禽粪尿直接流失主要发生在基流期，导致流域氮素主要随基流输出。
2）揭示了种植源（化肥）氮素盈余对流域氮素输出的影响机制。一方面，种植氮素盈余水平的增加导致田块尺度氮素流失风险成倍增加，同位素示踪结果显示，大蒜化肥氮素盈余水平是油菜和蚕豆的2.3和3倍，但化肥氮素径流流失风险是其他两种作物的3.5和5.7倍；另一方面，种植氮素盈余高水平期流域氮素输出（C）对水文过程（Q）的响应高于低水平期，流域监测结果显示：种植前期流域氮素输出对水文的响应远高于后期，具体表现为6月> 7-8月>9月。此外，7-8月氮素输出随径流呈指数增加趋势，而9月呈线性增加，水文条件增强拉大了不同盈余水平间氮素输出的差异。
3）阐明了盈余氮素空间分布因子与流域氮素输出空间异质性的关系。流域氮素输出的高度空间异质性一方面与耕地类型及组成有关：氮素原位流失与旱地比例及奶牛数量呈正比，与水田比例负相关，且旱地比例、水田比例与奶牛数量及其拟合方程可以解释氮素原位流失70%的空间异质性；另一方面与耕地的空间分布有关：氮素河道衰减与迁移距离正相关，距离流域出口更近的耕地对流域氮素输出的贡献更大。
 

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