氮是自然界普遍存在的元素之一,是重要的生源要素。氮循环过程是控制陆地、淡水和海洋生态系统的物种组成、多样性、动态和功能的关键生物地球化学过程之一。然而,随着人类活动的逐渐加强,人类输入的氮素已超过自然过程,成为人类营力超过自然营力的一个重要标志。此外,土地利用的改变,也使得自然生态系统的氮循环受到前所未有的强烈干扰,尤其是大规模人类活动改造地表过程。为揭示人类活动强烈干扰下小流域氮循环的变化,本文以延安“治沟造地”工程为例,分析治理与未治理流域土壤氮素分布、水-氮稳定同位素特征、水化学和水体无机氮含量的时空动态,对比二者的差异,探讨它们的控制因素,从而探索治沟造地对黄土丘陵小流域氮循环的影响机制。研究结果如下:（1）小流域土壤硝态氮、铵态氮和全氮空间分布存在显著差异。土地利用、土壤湿度和地形显著影响土壤氮素的空间分布。多种统计分析表明,土地利用、土壤湿度、海拔、平面曲率和汇流面积显著影响土壤硝态氮的空间分布（p<0.05）,而土地利用和坡向显著影响土壤铵态氮和全氮的空间分布（p<0.001）。土壤硝态氮、铵态氮和全氮储量分别大于14.7 kg ha^-1、9.58 kg ha^-1和1.89 Mg ha^-1的区域被认为是土壤氮的生物地球化学潜在关键点。林地、草地和沟谷被分别确认为是土壤硝态氮、全氮和铵态氮累积的潜在关键点;从坡度角度来看,北坡被确认为是土壤全氮累积的潜在关键点。（2）治理与未治理小流域土地利用显著影响土壤硝态氮、铵态氮和全氮含量的垂向分布。由于生物循环作用,两条小流域林地和草地土壤表层硝态氮和全氮含量显著高于土壤深层硝态氮含量（p<0.05）,呈浅层分布模式。与林地和草地相比,沟谷由于具有优越的水文条件,因此沟谷中土壤硝态氮、铵态氮和全氮的垂向分布呈显著性差异。治理小流域的沟谷经过治沟造地后,地形平整,坡度小,有利于降雨的就地入渗和养分元素的垂向迁移,因此沟谷耕地0-20cm土层硝态氮含量（2.05±0.62 mg kg-1）低于80-100 cm土层硝态氮含量(4.93±1.45 mg kg^-1),呈深层累积模式。未治理小流域沟谷,硝态氮横向迁移强烈,但0-20cm土层铵态氮含量(5.16±0.87 mg kg^-1)低于80-100 cm土层铵态氮氮含量(8.15±2.22 mg kg^-1),呈深层累积模式,这可能与未治理沟谷土壤深部氨化作用的增强有关。（3）治理与未治理大流域地表水硝态氮的氮稳定同位素范围为0.9‰到15.4‰,氧稳定同位素范围为-0.2‰到27.1‰,主要来源于硝态氮肥、土壤铵态氮和有机废弃物的转化,而地下水硝态氮的氮稳定同位素范围为0.63‰到17.9‰,氧稳定同位素范围为-4.7‰到7.8‰,主要来源于土壤铵态氮和有机废弃物的转化。相比未治理流域地表水（硝态氮的氧同位素均值6.6±5.8‰）,治理流域地表水（硝态氮的氧同位素均值12.4±7.2‰）有更多的硝态氮肥输入,然而,地下水硝态氮的来源无显著性差异。在丰水期,地下水存在反硝化和异化还原作用,在枯水期和平水期存在少量的硝化作用。多元统计分析表明,治理流域水库和地表径流存在显著的交互作用,而未治理流域地下水和地表径流存在显著的交互作用。治沟造地对地表水硝态氮和水质产生显著影响,对地下水影响有限。但是,治理流域土地整治与地下水的响应存在滞后性,应持续关注地下水变化趋势。（4）治沟造地对流域地下水的无机氮影响较小,但对地表水无机氮的影响显著,二者差异主要来自水库的影响。枯水期,治理流域水库氨氮浓度(0.11 mg L^-1)显著低于未治理流域地表径流的氨氮浓度(0.32 mg L^-1,p<0.05)。整个研究期,治理流域水库硝态氮浓度(丰水期:0.41 mg L^-1;枯水期:0.52 mg L^-1;平水期:0.68 mg L^-1)显著低于未治理流域地表径流硝态氮的浓度(丰水期:1.19mg L^-1;枯水期:1.25 mg L^-1;平水期:0.88 mg L^-1)。另外,和未治理流域相比,由于新造耕地的隔离作用,治理流域地表水体氨氮更少受到生活污水和牲畜排泄物的直接影响。（5）降水事件对治理流域水库氨氮浓度的变化具有显著影响。周时间尺度采样密度下,除少数降雨事件能够迅速增加水库氨氮浓度外,降雨对水库氨氮浓度的影响存在一定的滞后性。周时间尺度上,水库氨氮浓度变化滞后降雨事件1-2周,月时间尺度则滞后1个月;夏季(0.27 mg L^-1)和秋季(0.26 mg L^-1)水库氨氮平均浓度比冬季(0.09 mg L^-1)和春季(0.11 mg L^-1)平均浓度高,且峰值和波动较大。研究结果表明,降雨通过控制地表径流氨氮浓度和流域内溶解氧水平,从而显著影响流域水库氨氮浓度。综上所述,新造耕地和水库被认为是治沟造地影响流域氮循环的关键点,而降雨事件则是影响小流域氮迁移转化的关键时。