农业面源污染（Agricultural Non-point Source Pollution,ANSP）严重影响水环境系统及环境健康,制约着农业的可持续发展。农业面源污染具有污染物排放时间及频率的不确定性、发生机理的复杂性、污染负荷空间的差异性、模拟与控制困难性等特征,这些特征极大增加了农业面源污染防治的难度。因此,如何科学有效地控制农业面源污染,已成为我国目前亟待解决的重大科学问题。河岸带植生滤带（Vegetative Filter Strips,VFS）系指靠近水域边并与水体发生作用的陆地植被区域,已被美国农业部推荐为控制面源污染的最佳管理措施（Best Management Practice,BMP）。而在中国,对于河岸带植生滤带的研究和应用还处于探索阶段,且地下水位波动对植生滤带削减面源污染效率的影响仍需要进一步的研究,进而有效的为控制农业面源污染提供参考。本研究针对江汉平原典型面源污染区域,通过土槽装置模拟径流实验和重污染河段设置植生滤带试验区,分别探讨较浅和较深地下水位存在条件下,面源氮磷污染物于植生滤带的传输机制,并结合VFSMOD-W模型和简单的氮磷传输经验模型以模拟评估面源氮磷污染物于河岸带植生滤带的传输。研究适用于汉江流域的具有高效污染物阻控效果河岸带植生滤带配置模式,进而为农业面源污染综合防治的科学管理及污染修复提供参考。具体结论和认识如下:（1）土槽装置的植生滤带实验,探讨了较浅地下水位条件下（地下水位深度分别为0.08 m、0.22 m及0.36 m）,植生滤带对地表径流、沉积物、总氮（TN）和总磷（TP）的削减效率。并结合溴示踪方法,分析地表径流出流及土槽侧向出流中氮、磷和溴元素迁移行为的相似性与差异性。研究发现地下水位的下降、较小的植被间距、较缓的坡度及较小的降雨强度更有利于植生滤带削减地表径流、沉积物、总磷、总氮和溴（Br^-）的传输。植生滤带对地表径流、沉积物、TP、TN和Br^-和的削减效率分别为27%-96%、62%-98%、39%-96%、21%-95%和33%-94%。浅层地下水位深度（0.08 m、0.22 m及0.36m）影响植生滤带的地表径流出流及侧向出流的水文响应,且地表径流出流和侧向出流的稳定相对流量线性拟合较好（R²=0.95）。地表径流沉积物产生量（Sed）与地表径流出流总量（Q）及流量峰值（Q_p）存在非线性关系(Sed=6E+06·（Q·Q_p）^0.93,R²=0.96)。植生滤带对TP、Br^-和TN的削减效率可通过多元线性回归模型预测,该模型基于植生滤带对地表径流量和沉积物的削减效率(TP_ret=54.5+0.76·Q_ret-0.32·Sed_ret,R²=0.98;Br^-_ret=-12.4+0.73·Q_ret-0.40·Sed_ret,R²=0.95;TN_ret=-49.33+0.34·Q_ret+1.06·Sed_ret,R²=0.95)。地表径流出流中,TP和Br^-的平均对浓度小于1,且随地下水位深度的下降和植被间距的减小而减小,随坡度和降雨强度的增大而增加;而TN的相对浓度均呈幂函数（C/C₀=a×t^b）降低,且相对浓度≥1。土槽侧向出流中,TP、Br^-和TN相对浓度均呈先上升后下降趋势,且相对浓度的上升阶段均可用幂函数方程（C/C₀=W×t^E）进行描述,以反映土壤胶体、植物根系分泌的有机酸或铁氧化物等对水中的氮、磷和溴的吸附、解析或拦截等作用。（2）通顺河流域毛嘴段典型面源污染区建立岸边植生滤带研究示范区,分析地下水位较深条件下（地下水位深度>1.8 m）,不同长度植生滤带条件下,地表径流、沉积物、氮等污染物于地表径流出流中浓度变化,并探讨其传输机制。植生滤带对地表径流和沉积物的削减效率范围分别为16.47%-81.44%和21.17%-87.58%。实验期间地下水位深度均>1.8 m,故其对植生滤带的削减效率的影响小于滤带长度和入流流量。植生滤带对地表径流中TN、NH₄⁺、NO₃^-和NO₂^-的削减效率范围分别为24.70%-88.47%、14.77%-87.73%、10.51%-82.97%和8.10%-82.81%。植生滤带地表径流入流及出流中不同形态氮的浓度均成幂函数降低。地表径流出流中氮的形态以NO₃^-为主,颗粒态氮含量大幅度降低。土壤样品氮含量分析发现,一场实验尺度条件下（1 h）,影响土壤氮含量变化的主要因素是地表径流入渗迁移,土壤全氮在土壤表层含量较高,含量随深度下降呈递减趋势,土壤硝态氮和铵态氮会随入渗水分迁移而发生一定程度的淋溶损失。实验后一周尺度内,影响土壤氮形态及含量变化的主要因素是土壤内部的化学反应及土壤水的迁移扩散,表层和深层土壤全氮和硝态氮含量增加,而铵态氮含量降低但不明显;表层土壤硝态氮含量的增加可能与铵态氮的硝化作用及大气氮沉降相关,而深层的硝态氮含量增加则主要是由上层土壤硝态氮随水分向下迁移引起的。实验后一个月尺度内,影响土壤氮形态及含量变化的主要因素是植物吸收利用及微生物作用（反硝化、矿化作用等）。VFS1场和VFS2场植生滤带区的植物地上部分N吸收负荷量占进水负荷的比例分别为（45.2±0.3）%和（55.5±0.5）%,所选植物地上部分对面源污染N的富集有一定的积极作用。（3）应用VFSMOD-W模型对实验的水文及沉积物的传输进行了模拟,且结合简单氮磷运移模型对溶解态氮（DN）/溶解态磷（DP）的传输进行预测,并对重要输入因子进行校正。结合VFSMOD-W模型和Simlab软件,通过Simlab软件对VFSMOD-D模型中重要输入因子进行全局敏感度及不确定性分析（Global sensitivity and uncertainty analyses）。通过逆建模（inverse modeling）方法,VFSMOD-W模型重要输入因子的校准值在可接受的范围内。VFSMOD-W对水文及沉积物传输的模拟表现较好。对水文及沉积物的模型输出量、DP和DN迁移量的拟合效果显示,除地表径流传输率（RDR）和出流沉积物浓度（CSF）外,每个输出量的C_eff大于0.900,这些良好的径流传输量的预测也可以很好地预测DP和DN的传输量(C_eff>0.900)。Morris方法的全局敏感度分析结果发现,当浅层地下水位存在时,其深度（GTD）影响控制植生滤带效率的重要因子的组成模式。土槽装置植生滤带试验的浅层地下水位深度较浅（<0.5 m）,故GTD和土壤饱和导水率（VKS）的相互作用变得非常重要,除此之外,饱和土壤含水率（OS）及滤带宽度（FWIDTH）对径流输出结果也有一定影响。对沉积物的输出结果部分,GTD和VKS共同控制着VFS中沉积物的沉积,其次影响沉积物输出量的重要因子依次是沉积物颗粒粒径（d_p）、FWIDTH、OS和滤带修正曼宁系数（VN）。试验区植生滤带试验时的浅层地下水位较深（>1.8 m）,VKS是最重要的影响因子,其他输入因子依次是滤带长度（VL）、FWIDTH、OS及GTD。对于沉积物的输出结果部分,影响SDR的重要输入因子依次是d_p、VL、FWIDTH、VKS、OS及GTD。Extended Fourier Analysis Sensitivity Test（Extended FAST）方法对所选输出结果概率分布进行全局不确定性分析,结果的不确定性可表示超过期望值或设计值的概率。如果设计需要削减80%的地表径流的传输（RDR<0.20）,对15 m长的植生滤带来说,模型模拟的RDR<0.20的概率为0.61,而滤带长度为5 m时,模型模拟的RDR<0.20的概率小于0.10,这说明该植生滤带条件不符合设计需求。基于VFSMOD-W模型的良好表现,管理者可用此模型设计植生滤带,制定不同植生滤带的最佳管理作业方案（如根据不同的地下水位深度设计不同的植生滤带长度及植被密度等）,以控制流域氮磷面源污染物的传输,降低面源污染对汉江水质的影响。本研究通过土槽装置模拟径流实验和通顺河流域毛嘴段典型面源污染区设置植生滤带试验区,初步明确了较浅（深度<0.5 m）和较深（深度>1.8 m）地下水位对植生滤带削减面源氮磷污染物的影响机制。浅层地下水位存在时,结合VFSMOD-W和Simlab软件,初步明确不同地下水位深度（GTD）影响控制植生滤带效率的重要敏感因子的组成模式,以更有效于制定不同植生滤带的最佳管理作业方案。