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近十几年来，太湖上游丘陵山区农业综合开发力度逐步加大，改变了下垫面土壤水文过程，增加了面源氮素流失通量，从而加剧了下游水体富营养化风险。因此，研究太湖上游坡地的土壤水文过程和面源氮素输移循环过程具有非常重要的环境意义。土壤水文过程是氮素输移循环过程的重要驱动因子，但由于传统研究常将两者相割裂，导致土壤水文对氮素输移循环过程的内部调控机制不清，影响氮素壤中迁移过程和路径的准确模拟。此外，丘陵山区的土壤中往往含有较高的砾石成分，砾石的存在对土壤水文和氮素输移循环过程均有影响，但以往研究往往忽略了土壤砾石的影响，从而难以获取准确的土壤水文和氮素输移循环信息。为此，本论文拟在太湖上游丘陵坡地土壤水文和氮素输移循环过程的模拟中引入砾石的修正，从而优化模型模拟，并集成优化的模拟结果定量解析坡面硝态氮流失的时空分布特征，揭示硝态氮流失的主控因素，为太湖上游丘陵山区面源氮素流失的准确估算和科学防治提供理论依据。 本论文选择太湖上游南京市高淳区典型高砾石茶园坡面开展试验，提取坡面的土壤性质和地形因子，并在坡面4个典型样点高频、连续地监测土壤水分-水势，获取土壤水分特征数据。此外，定期采集样点气体排放和土壤溶液样品，获取土壤N2O排放通量和渗漏液硝态氮浓度数据。在此基础上，本论文构建考虑砾石对土壤水力参数和土壤氮浓度估算影响的多种模拟方案，分别采用Hydrus-3D和DNDC模型模拟坡面的土壤水文和氮素输移循环过程，提出最优的模拟方案，提取坡面准确、完整的土壤水文和氮素输移循环信息。然后，本论文根据淋失公式，集成优化的Hydrus-3D和DNDC模型模拟结果，揭示坡面土壤硝态氮淋失通量的时空分布特征并解析主控因素。论文得出如下主要结论: (1)当同时考虑砾石对土壤水力参数影响及其空间异质性时，能显著提高Hydrus-3D模型对高砾石茶园坡面土壤水分运动的模拟精度。研究结果表明，由于多峰持水方程能准确描述砾石性土壤的水力特征，因此采用该方法提取的土壤水力参数并考虑其空间分异时，Hydrus-3D模型对坡面土壤水文过程具有最高的模拟精度。该方案下，土壤储水量的模拟精度较传统方法提高30.0％-80.0％。当没有实测土壤水分特征数据而无法采用多峰持水方程时，采用ROSETTA模型预测且经砾石校正的土壤水力参数并进行空间分区也有较为理想的模拟精度。该方案下，Hydrus-3D模型模拟实测土壤储水量的Nash-Sutcliffe效率系数(NSE)在0.15-0.80之间，均方根误差（root mean squared error,RMSE）＜26.50mm。基于最优方案下的模拟结果表明，坡面土壤含水量具有较大的时空异质性，模拟期坡面累积土壤水分渗漏通量为987.50mm。此外，坡面土壤平均含水量存在一阈值(0.22m3m-3)，当高于该阈值，坡面出现壤中流发生。 (2)当考虑砾石对土壤水力参数的影响且对模拟结果进行砾石修正时，能显著提高DNDC模型对高砾石茶园坡面土壤氮素输移循环过程的模拟精度。研究结果表明，采用多峰持水方程提取的土壤水力参数，同时对模拟结果进行砾石修正，DNDC模型对坡面土壤氮素输移循环过程具有最高的模拟精度。该方案下，模拟土壤N2O排放通量和土壤渗漏液硝态氮浓度的NSE＞0.55，整体精度较采用模型默认土壤水力参数时提高20.0％-50.0％。当没有实测土壤水分特征数据时，采用ROSETTA预测且砾石校正过的土壤水力参数，并对模拟结果进行砾石修正时，DNDC模型对土壤N2O排放通量有较为理想的模拟精度，NSE＞0.50。但是，无论采用何种土壤水力参数方案，DNDC模型均无法很好模拟坡面土壤水文过程（模拟土壤储水量NSE＜0，RMSE＞25.0mm）。 (3)将优化的Hydrus-3D模拟的土壤水分渗漏通量和DNDC模拟的土壤硝态氮含量通过淋失公式相结合，能准确描述坡面硝态氮淋失通量的时空分异机制。研究结果表明，在模拟期内茶园坡面累积硝态氮淋失通量为71.68kg N(ha-1·yr-1)。硝态氮淋失的热点月份为2016年4月，占累积淋失通量的26.0％。此外，2016年11月和2017年1月的硝态氮淋失通量也较高（分别占累积淋失通量的13.70％和15.54％）。坡面土壤硝态氮淋失通量存在较大的空间异质性。其中，硝态氮淋失通量最大的子区域累积淋失量可达94.23kgN(ha-1·yr-1)，是淋失通量最小的子区域的1.70倍。基于主成分和CART分析的研究结果表明，坡面土壤硝态氮淋失时间变化的主控因子为表征春季（催芽肥施入）的主成分和表征降雨和土壤含水量的主成分，相对贡献率分别为51.10％和41.70％。影响坡面硝态氮淋失空间变化的主控因子为表征土壤质地、孔隙度和土壤水分含量空间分异的主成分，和表征田间持水量、凋萎系数及土壤水分时间稳定性空间分异的主成分，相对贡献率分别为37.20％和34.60％。 本论文以砾石含量对土壤水文过程和氮素输移循环过程的影响为切入点，优化了高砾石茶园坡面的土壤水文过程和氮素输移循环过程的模拟，并集成优化的模型模拟结果定量解析了土壤硝态氮淋失的时空分异特征和主控因素。研究成果可用于太湖上游丘陵山区面源氮素流失的精确估算和风险评估，从而为丘陵山区土地利用管控、氮素减排提供科学指导。