作为世界人口大国，我国对粮食的需求量较大，化肥施用是农业获得高产的重要手段。但是化肥过量施用，会导致土壤肥力、农作物产量下降，不能被作物吸收利用的养分流失后也会导致大气环境和水环境的恶化。在太湖地区稻田氮(N)肥过量施用及其带来的系列环境问题尤为明显。因此在太湖地区开展稻田N素优化管理模式下N素综合环境效应评价，对于减少稻田N损失具有重要的理论价值和现实意义。　　此外小流域范围内产生的生活污水，养殖肥水，集约化种植林径流与稻田径流等N、磷(P)面源污染物，也会导致区域内水体环境恶化。如何根据流域内面源污染的发生规律，有效削减区域内面源污染负荷，是当前迫切需要解决的问题。　　本文于2009年6月-2011年6月以太湖流域杭州市余杭区西山村为研究区域，通过实地调查研究了丘陵区小流域农村总N、总P面源污染现状，并对人工湿地工程-稻田生态耦联系统处理该区域N、P污染物的运行效果进行监测。同时通过模拟试验研究等N量投入下不同浓度肥水灌溉稻田系统N素的氨(NH3)挥发，氧化亚氮(N2O)排放，淋溶及径流损失等环境去向。在2011年7月-2012年10月通过田间试验研究了掺混肥（尿素-控释肥混施），浮萍接种、生物碳添加及硝化抑制剂施用等优化N肥管理模式的增效和环境减排效应。得出主要结果如下:　　西山村河流总N、总P浓度平均值为8.4 mg L-1、0.76 mg L-1。区域内总N、总P面源污染物排放负荷为3605 kgyr-1、609 kgyr-1。其中养殖业、水稻种植业、雷竹林-茶园种植业和生活污水对N污染物负荷的贡献率分别为24.4％、8.1％、47.6％和19.9％，对P的贡献率分别为24.1％、20.9％、49.6％和5.4％。　　人工湿地对总N平均去除率为57.3％，对总P平均去除率为76.3％。湿地不同构成单元中，预处理池、水平潜流湿地与水平表面流湿地对总N平均去除率分别为15.3％、26.3％和17.5％，对总P平均去除率分别为36.5％、23.9％和15.9％。稻田系统消纳N的能力为93.2 kgN ha-1yr-1，消纳P的能力为5.4 kg P ha-1yr-1。　　在等N量投入（稻季225 kg N ha-1，麦季150 kg N ha-1）前提下，短期内肥水灌溉处理可以获得与清水灌溉处理相同的作物产量。稻季施用N量的0.26-0.35％、16.2-19.8％与4.6-6.4％分别通过N2O排放、NH3挥发和淋溶途径损失，而麦季3种途径损失N量占麦季施N量比例分别为1.8-2.2％、2.7-3.3％和2.2-3.8％。保证不同处理间N素量的一致和相同的水分灌溉量，肥水灌溉不会导致N2O排放和N素淋溶损失的增加。但是50％N浓度肥水灌溉导致稻季N素的NH3挥发损失增加。　　与对照处理相比，掺混肥处理，浮萍处理与酸化生物碳处理分别减少稻季22.8％，55.2％和39.2％的NH3挥发损失量。其中掺混肥处理控制NH3挥发排放的主要时期为蘖肥施用阶段，与对照处理相比，此阶段NH3挥发损失量降低79.3％。而酸化生物碳处理主要于基肥施用阶段起减控作用，减少48.6％的NH3挥发损失量。稻田接种浮萍可以有效减少基肥及蘖肥施用后的N素NH3挥发损失，分别减少55.4％和65.6％的NH3挥发损失量。生物碳处理与酸化生物碳处理的稻季累积N2O排放量与对照处理相比显著降低，降低比例达19.5-24.3％，主要于稻田淹水后10天至水稻收获阶段起减控作用。与对照处理相比，优化N肥管理模式下径流N素损失减少37.5-55.3％。稻田不同形态N素淋溶损失量为:总N2.68-6.24 kg N ha-1, NH4+-N0.78-3.84 kg N ha-1, NO3--N0.68-1.06 kg N ha-1,有机N0.97-1.84 kg N ha-1。不同N肥管理模式下水稻植株N素表观吸收利用率为21.9-38.3％。其中浮萍处理显著提高水稻N素表观吸收利用率。　　在240 kg N ha-1的施N水平下，硝化抑制剂的施用显著增加NH3挥发排放53.7％。同时硝化抑制剂施用会降低N2O排放，其中在180 kgN ha-1施N水平下显著减少49.5％的N2O的排放。在180 kg N ha-1施N水平下，硝化抑制剂施用增加水稻有效分蘖数，并提高水稻N素表观吸收利用率。