稻田面源污染由于其发生面广、影响程度大的特点已成为当今研究热点。稻田面源污染治理研究可主要分为稻田源头控制、生态沟拦截去除及塘堰湿地净化三部分。然而，稻田面源污染(特别是氮素污染)在稻田、生态沟、塘堰湿地及它们组成的稻田-生态沟-塘堰湿地系统中的迁移转化规律及机理并不完全明确。模型可以模拟氮素不同迁移转化过程，克服田间试验中的诸多缺点，而现有的稻田水氮平衡模型对稻田氮素迁移转化过程的模拟并不全面且系统氮素迁移转化过程模拟模型还未构建。
　　综合上述稻田-生态沟-塘堰湿地系统氮素迁移转化研究中存在的不足和需要解决的问题，本文于2016~2019年在滇中高原洱海灌区开展了稻田、生态沟、塘堰湿地及其组成的系统氮素迁移转化规律及机理试验研究。主要研究内容及结论如下：
　　(1)为了探明稻田氮素迁移转化规律及机理，连续开展了4个稻季的稻田水氮综合调控模式试验。研究结果表明，间歇灌溉模式、减量施肥及增加施肥次数均可减少稻田排水、淋溶、表层土、耕作层土氮素损失。间歇灌溉还可抑制浮萍的生长，减少微生物固氮量，增加土壤矿化量及氮素反硝化量。增加施肥次数也可减少稻田氮素淋溶及排水损失，但会增加氨挥发损失。
　　(2)基于田间试验结果构建了较为全面的稻田日尺度水氮平衡模型，该模型可有效模拟不同水氮处理下包括尿素水解、灌水带入氮素、微生物固氮、湿沉降、土壤有机氮矿化、田面排水、淋溶、氨挥发、硝化、反硝化、植株吸收及浮萍氮素吸收与释放等12个环节的氮素迁移转化过程。验证结果显示除反硝化外其余氮素模拟值与实测值无显著性差异，相关性较高。较全面地揭示了不同水氮调控模式下稻田氮素迁移转化规律及机理。
　　(3)为了研究不同水力条件及植物类型下生态沟对稻田排水中氮素去除规律及机理，于梭鱼草、美人蕉及茭白三条生态沟内分别开展了不同流态氮素去除及示踪试验。研究表明，在生态沟静态和动态过流下梭鱼草沟对稻田面源污染氮素去除效果均最好。不同植物生态沟静态情境下的氮素去除率普遍比动态的高。动态过流下氨氮NH4+-N和总氮TN的去除率随着水位的增加而显著减小，硝氮NO3--N的去除率随着水位的增加而增加，综合来看低水位低流量低进水总氮浓度处理下TN去除率较大。
　　生态沟氮素的去除是传质系数Vf和流速水位组合u*h共同作用的结果，u*h一定的情况下，Vf越大吸收长度Sw越小，去除率越高。生态沟氮素去除率受水力停留时间、侧向补给及暂态存储区大小的影响。生态沟内的水力停留时间主要来自其主渠道流动水体而非暂态存储区。
　　(4)为了研究不同植物类型及运行方式下塘堰湿地氮素去除规律及机理，于梭鱼草塘、再力花塘及水葱塘内分别开展了水力性能及主要影响因素试验。研究表明，塘堰湿地对TN的去除在水力停滞一周左右即可达到满意的效果。连续进水方式下梭鱼草塘去除效果最好，再力花塘最差。
　　塘堰湿地氮素去除效果受水体溶解氧(dissolved oxygen, DO)的影响且可反映在不同深度水体pH变化上，DO及pH均随着湿地水体深度的增加而减小，且它们的变化可作为硝化反硝化作用的有力证据。梭鱼草塘对氮素去除效果最好是其最大根长、地下生物量及根孔隙度综合作用的结果。
　　浮萍的腐解后氮素释放量最大且最快，茭白因其生长过程中对氮素吸收量较大且腐解后氮素释放缓慢的特点可作为生态沟或湿地氮素去除优选植物。水葱、梭鱼草与再力花的腐解是一个长期过程。
　　(5)基于稻田、生态沟及塘堰湿地氮素去除试验及模型模拟结果，构建了稻田-生态沟-塘堰湿地系统氮素去除组合模拟模型并分析了系统氮素去除协同策略。研究表明，系统模型对氮素去除效果的模拟较好，其中生态沟及塘堰湿地的模拟效果要好于稻田径流。
　　稻田采用W1N1F2处理可获得系统氮素协同去除的源头优势，使得整个系统的氮素去除率较高。增加生态沟及塘堰湿地的水力停留时间也是增强系统氮素去除率的重要举措。稻田-生态沟-塘堰湿地氮素协同去除策略的关键可总结为：稻田采用采用节水灌溉+减量施氮肥+适当多次施肥，通过设计及管理措施延长生态沟及塘堰湿地水力停留时间。