面源污染影响水质安全和生态系统功能，是当前水生态环境的主要问题。面源污染相对于点源污染具有广泛性、随机性、滞后性和潜伏性等特征，这使其治理难度相对较大。流域面源污染形成的过程受到流域本身水文过程、环境背景以及人类活动等众多因素的影响。氮和磷是作物生长不可或缺的元素，过量的氮素和磷素随着径流进入水体是造成流域面源污染的主要原因之一。因此，面源污染产生的本质上是一种养分输移的不平衡。所以明晰流域中氮磷收支及其驱动因素，可以为流域养分管理和面源污染防治提供有效的理论依据，以保证水质安全，促进可持续发展。
　　丹江口水库是我国最大的饮用水源保护区，水质安全保障至关重要。本研究选取库区中典型小流域：胡家山小流域作为研究对象，基于研究区的地形、土壤、降雨、土地利用和社会经济等数据，结合实地考察、流域水质监测、统计年鉴搜集、GIS和遥感等技术手段，运用净人为氮磷输入模型、TOPMODEL模型、冗余分析和层次分割等多种方法，揭示了该流域2008-2018年氮磷输出的年际特征，探明了氮磷输入以及流域水质的基本情况，明确了养分盈余的主要驱动因素。主要的结果和结论如下：
　　(1)在2008-2018年胡家山流域主要的养分输出浓度：总氮年平均浓度为1.68–4.80mg/L，总磷年平均浓度范围为0.02–0.17mg/L，硝态氮年平均浓度为1.02–2.28mg/L，氨氮年平均浓度为0.11–0.50mg/L。总氮浓度在2008年最高，2012年最低；总磷浓度在2013年最高，在2017年最低；总氮和总磷的污染情况相对于监测初期有较大的改善。
　　(2)胡家山小流域在2008-2018年的净人为氮输入指数的范围都是8310.75kg/km2-9999.05kg/km2，净人为磷输入指数的范围是3413.02kg/km2–4188.33kg/km2。净人为氮输入指数和净人为磷输入指数的年平均值分别为9045.91kg/km2和3566.71kg/km2，其最高值分别出现在2013年和2012年，且主要组成部分为肥料输入，其贡献分别为37%-53%和69%-85%。
　　(3)通过TOPMODEL模型模拟结果表明：胡家山小流域每年的径流通量的范围在3.92×106–10.1×106m3之间，年平均径流通量为7.39×106m3，其中2010年出现径流通量的峰值，2018年出现最小径流通量。胡家山小流域每年输出的总氮通量在11129.24-29219.56kg范围内，总磷输出通量在82.44-963.62kg范围内，硝态氮输出通量在4714.82-19297.94kg范围内，氨氮输出通量在917.68-2740.90kg范围内。在2008-2018年内，该流域以上四种养分输出通量的平均值分别为：19618.94kg、518.44kg、11692.09kg和1721.26kg。
　　(4)在分析流域氮磷输入与输出通量的基础上，也对其进行了滞后分析，其结果表明：总氮通量与净人为氮输入指数呈现顺时针方向滞后，且整体分为两个阶段，即从第一阶段(2008-2013年)随着净人为氮输入指数的增加，流域氮通量减少，随后第二阶段(2013-2018年)随着净人为氮输入指数的减少，流域内总氮通量增加；流域内的总磷通量与净人为磷输入指数呈现逆时针滞后的趋势，且整体分为四个阶段，第一阶段(2008-2010年)磷通量随着净人为磷输入指数的升高而降低，第二阶段(2010-2012年)磷通量随着净人为磷输入指数的升高而降低，第三阶段(2012-2013年)的磷通量随着净人为磷输入指数的降低而升高，第四阶段(2013-2018年)磷通量随着净人为磷输入指数的降低而降低。
　　(5)流域氮素盈余与畜禽养殖、烟草种植、小麦种植、水稻种植和芝麻种植呈现正相关，流域磷盈余与畜禽养殖和烟草种植呈正相关，流域内硝态氮和降雨量、红薯种植和烟草种植呈正相关，流域内氨氮与烟草、红薯种植和降雨量呈正相关，而这四种响应变量都与林地面积、油菜种植和小麦种植呈负相关。流域内氮素磷素盈余的主要驱动因素为畜禽养殖，分别贡献了43.20%和28.00%的解释率，硝态氮通量主要受降雨影响，解释度为19.88%，氨氮主要受烟草和红薯种植的影响，解释度分别为12.49%和22.28%。