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农业面源污染是我国河流、湖泊、水库等流域水体富营养化的最主要驱动因素，具有分散性、广泛性、隐蔽性、滞后性、随机性等特点。农田的营养盐过剩造成的面源污染及重金属污染等已成为农业土壤面源污染研究的热点和难点。由于农业投入大，生产集中，无论是清灌区还是污灌区，农业生产活动不仅造成农田土壤养分流失严重，而且导致重金属面源污染问题。为了研究灌区灌溉系统土壤、底泥过剩营养盐及有毒有害污染物的迁移转化及空间变化规律，本研究选取测定河套永济灌域3种土地利用方式下土壤0-100 cm土层及主要干排渠底泥中氮(N)、碳(C)及重金属元素含量，分析不同土地利用方式下土壤C、N、重金属元素的差异性，及空间异质性并对比干排渠底泥中元素的含量特征，分析灌溉系统对N积累的贡献率。研究结果表明: 1.长期灌溉与农业管理导致永济灌域土壤盐渍化加重。永济灌域土壤pH平均值为9.13，含量介于8.38-10.46之间，属于碱性土壤;其土壤含水率较低，平均仅为17.60％; 2.不同土地利用方式下，土壤有机碳氮含量差异显著(P＜0.05)。表层0-20cm土壤总碳(TC)含量和有机碳(TOC)含量分别为21.06和6.96 g/kg，TOC占TC的30％;3种土地利用方式下，TC含量差异不显著，TOC呈现显著差异性（F=13.136; P＜0.001），林地和农田显著高于荒地土壤; 3.土壤0-100 cm剖面，不同土层TOC含量差异性显著（F=14.346; P＜0.001），0-40 cm土层含量显著高于底层40-100 cm; 4.TC和TOC空间异质性成因分析。经半方差函数拟合分析，表层TC和TOC空间相关度均小于25％，2者在空间上呈现斑块状，较高含量集中于五排干周围，可能与高海拔及地形起伏等有关; 5.不同土地利用方式下，土壤总氮含量差异显著(P＜0.05)。表层0-20 cm土壤总氮(TN)平均含量为0.82 g/kg，且在3种土地利用方式下，含量差异显著（F=19.127; P＜0.001），林地和农田显著高于荒地;其在土壤0-100 cm剖面，随着土层深度增加含量减少，上层0-40 cm显著高于底层40-100 cm（P＜0.05）; 6.不同空间尺度下，土壤TN空间相关性不同。随着空间尺度的增加，土壤TN空间相关性也随着增加，主要由如土壤母质、气候、地形等内在因素决定; 7.永济灌域内土壤重金属变异程度不大。灌域内土壤重金属Zn、Cu、Pb、Cr、Cd平均含量分别为107.20、32.78、12.32、53.52、0.22 mg/kg，变异系数介于18.18-45.90％之间，为轻微到中等变异程度;在土壤0-100 cm剖面上，含量差异性不显著（P＞0.05），均呈现轻微表层富集特征; 8.土壤各重金属迁移转化成因各异。土壤中Pb、Cr含量低于或接近河套当地土壤背景值，属于清洁无污染状态，主要受成土母质影响;Zn、Cu、Cd这3种重金属含量远高于河套当地背景值，为轻污染水平，其在土壤中的迁移转化除了受成土母质的制约外，同时受人类活动等外因的干扰。 9.灌域内永济干渠与四五排干表层底泥的有机质(OM)及总氮(TN)含量特征分布有所差异。其中均以五排干上游底泥中含量最高，OM与TN平均值分别为3.60％和0.35％，超出河套地区背景值的4.82倍和2.94倍;其底泥有机指数也达到重污染水平，富营养化程度较高;永济干渠底泥OM与TN含量最低，分别为1.41％和0.03％，属于清洁贫营养化级别;四排干底泥OM与TN含量介于五排干和永济干渠之间，其上游较为清洁，基本接近平均值，C/N平均在17左右。排干底泥有机质与总氮之间显著相关:y(TN)=0.141x(OM)-0.180(r=0.978;P＜0.001)。 10.永济干渠底泥TN含量平均值为0.28 g/kg，对土壤及底泥的贡献率为21％;农业管理土壤TN含量高于荒地，平均为0.89 g/kg，农业管理措施造成TN在土壤及底泥积累的贡献量为0.61 g/kg，贡献率为45％;排干底泥TN含量最高，平均为1.34 g/kg，工业及生活污水排放的贡献量为0.45 g/kg，贡献率为34％。