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农业面源污染是农业生产过程中关注的热点和难点问题。水田面源污染物排放量明显高于旱田，集约化水田区成为面源污染输出的重要区域和农业面源污染防治的重点区域。三江平原作为我国重要的优质商品粮生产基地，将通过大面积水田开发实现粮食增产计划。选择三江平原作为研究区，通过小区实验和野外实验，运用常规监测与15N同位素示踪技术相结合的方法，研究三江平原水环境质量现状，揭示水田面源污染物输出机制及影响因素，量化面源污染负荷，阐明氮肥在水田系统的环境归趋。文章主要得出以下结论：
(1)三江平原主要河流(松花江和乌苏里江)典型断面水环境中氨氮、高锰酸盐指数以及溶解氧含量呈现季节性变化，水质现状总体良好；鸭绿河和浓江河水体中氮磷污染物在9月和10月浓度高于其他月份，挠力河年内和年际变化不显著；根据监测结果，目前三江平原农业生产活动尚未对研究区主要河流和沼泽性河流水质产生显著影响。
(2)近沟渠田埂宽度对侧渗速率和截留污染物的能力影响显著。随田埂宽度的增加，侧渗速率降低，而田埂对污染物的截留能力增强；其中，田埂对总磷(TP)和可溶性总磷(DTP)的截留率都较高，平均达到50％-60％左右，对氨氮(NH4+-N)的截留率大于总氮(TN)和硝氮(NO3--N)；控制污染物流失的最佳田埂宽度建议达到80-130 cm、渠系深度150 cm。
(3)随着施肥量的增加，稻田积水和侧渗水中污染物浓度随之增加；在施肥后的1周至10天内是预防和控制面源污染的关键时期；采用15N同位素示踪技术估算得到的水田氮素流失率占常规监测方法估算结果的70％，说明当年的施肥氮是面源污染的主要来源。
(4)水稻各器官在不同生长期的生物量、TN含量及15N含量变化较大，总的来说，以上指标表现为270 kgN/ha处理组>180 kgN/ha处理组>90 kgN/ha处理组>0 kgN/ha处理组；水稻各器官吸收的TH中15N的比例范围在7.7％-38.68％，其余为土壤氮，说明，水稻吸收的氮素以土壤氮素为主；水稻收割后，各浓度处理组在0-50 cm深度土壤中均有15N残留，且主要以上层(0-20 cm)土壤为主，下层(20-50 cm)土壤中15N的残留量较低；相同深度土壤剖面中15N的残留量随施氮量的增加而增高；水田15N去向及比例研究表明，在本实验条件下，水田氮素主要被水稻吸收利用，其次为气态损失、土壤残留和面源污染输出。
(5)现有耕作模式下，水田侧渗流失的TN1.10 t·km-2·y-1，占当年施肥总量的6.66％，侧渗是水田氮素输出的一个重要途径；水田TN流失负荷2.53t·km-2·y-1，占施肥总量的15.30％，TP和DTP的年输出总量分别为0.19 t·km-2·y-1和0.02 t·km-2·y-1，分别占当年施肥总量的9.85％和1.12％，说明三江平原大规模水田化的农业面源污染不容忽视。
(6)从水田排出后，氮、磷浓度在渠系-排干-沼泽性河流-江河系统中逐级递减，说明各级排水系统不但起到疏通河道的作用，还具有很好的自然净化功能，此外，污染物在迁移过程中，其形态也发生较大变化。
(7)至2015年旱改水工程完全实施后，三江平原区域面源污染负荷将显著增加，乌苏里江水体中氨氮浓度将超过地表水Ⅲ类水标准限制，有必要实施水田面源污染治理措施。