氮元素是生态系统中重要的营养元素。随着人类活动的加剧,大量氮素被带入到生物地球化学循环中,并引起了地下水污染、水体富营养化等一系列环境问题。因此,研究氮素的收支平衡问题及其环境效应,对区域养分的科学管理、生态环境的保护与改善、促进社会的可持续发展等都具有十分重要的意义。本研究以密云水库上游流域为研究对象,运用养分平衡方法分析流域内氮素的输入、输出与盈余状况；对典型小流域进行实际调查,结合土地利用数据,确定小流域不同土地利用类型的氮素平衡状况；通过对全流域与2个典型小流域的氮素平衡研究,分析密云水库上游流域整体氮素平衡状况。本研究主要取得了如下结论：l、密云水库上游流域整体氮素盈余。其氮素输入总量74045t,氮素输出总量30315t,盈余总量为43732t。氮素输入的主要来源为大气沉降和生物固氮,输出去向主要为土壤侵蚀。大气沉降、生物固氮占氮素总输入量的76%,土壤侵蚀损失、农产品输出和动物产品输出占氮素总输出量的93%。氮素输入强度48.2kg/hm2,输出强度19.7kg/hm2,盈余强度28.5kg/hm2。流域上游氮素盈余较低,下游密云水库周边地区盈余较高。潮河流域氮素盈余高于白河流域。将全流域7个区县,以氮素盈余强度划分为3个等级,其中密云县为氮素盈余强度较高地区,怀柔、延庆和兴隆属于氮素盈余中等地区,滦平、赤城与丰宁属于氮素盈余较低地区。2、蛇鱼川典型小流域氮素总体盈余。总输入量254.5t,总输出量112.2t,氮素盈余142.3t,盈余强度为56.2kg/hm2。其中,生态林氮素盈余强度为12kg/hm2,经济林氮素盈余强度为443.55kg/hm2,耕地氮素盈余强度为140.63kg/hm2,居民区氮素盈余强度为53.02kg/hm2,养殖场氮素盈余强度为2656.35kg/hm2。各地类氮素盈余强度顺序为养殖场>经济林>耕地>居民区>生态林。人类活动较强地区的氮素盈余是自然区域的2.5-174倍,说明人类活动已经严重影响了区域内的氮素平衡状况。该流域的氮素利用率顺序为居民区>养殖场>耕地>生态林>经济林,表明区域内有23%～60%的氮素没有得到充分利用,这部分氮素不仅造成了资源的浪费,也增加了流域内地表水和地下水体发生富营养化的风险。3、桃源仙谷典型小流域氮素总体盈余。氮素总输入54.43t,输出29.35t,盈余25.08t,盈余强度为18.3kg/hm2。其中,生态林氮素盈余强度为16.3kg/hm2,经济林氮素盈余强度为51.32kg/hm2,居民区氮素盈余强度为28.18kg/hm2,耕地氮素亏缺50.98kg/hm2。各地类氮素盈余强度顺序为经济林>居民区>生态林>耕地。小流域内氮素利用率较高,区域内无规模化养殖场,除板栗林和农田施用一定复合肥外,无其他人为氮源,环境受人类活动影响小。4、全流域氮素盈余水平较低,其中密云县氮素盈余最高达40.6kg/hm2,在密云县境内的蛇鱼川与桃源仙谷两个典型小流域中,蛇鱼川氮素盈余较高达56.2kg/hm2,桃源仙谷氮素盈余18.3kg/hm2,低于全流域平均水平28.5kg/hm2。在全流域尺度上,大气沉降与土壤侵蚀过程是流域氮素平衡的主导因素。一方面说明整个流域受人类活动影响较小,氮素盈余水平较低；另一方面说明流域氮素平衡中大气沉降与土壤侵蚀过程不容忽视。在典型小流域尺度上,蛇鱼川典型小流域引起氮素盈余的主导因素是果林种植业和畜禽养殖业,桃源仙谷典型小流域的主导因素是经济林种植业。不同流域氮素收支有差异较大,但共同特点是肥料和饲料是氮素的主要输入源,大气沉降在输入结构中也占有相当比重。地表径流、淋失、氨挥发与反硝化等化肥损失的氮素是引起环境问题的主要原因。