农田氮素是农业生态环境最主要的污染源之一,农业生产中大量氮素不仅会抑制氮肥的利用率,还会影响地下生态系统的健康。三江平原是我国重要的商品粮基地,长期的农业发展导致部分灌区的氮肥施用量高于农作物对氮的需求,此外该平原地处于季节性冻土区,每年超过6个月的冻融期会直接改变土壤物理化学性质和生物学性状进而影响土壤氮素的含量和赋存形态。本文依托三江连通项目工程,以三江平原普阳灌区为例,系统分析了土壤中冻融作用对氮素迁移转化的影响,本研究可以提高农田中氮肥的使用效率,为促进农业可持续发展提供科学理论依据。本文首先通过野外采样和统计分析得到普阳灌区土壤和地下水氮素污染状况的整体特征,然后采用室内批实验模拟了土壤氮素在冻融条件的转化过程,同时对各实验过程中土壤反硝化细菌和氨氧化古菌进行了检测,并运用多因子方差分析矿化,氨化和反硝化作用影响因素,采用动态土柱实验模拟了融化期氮素迁移过程,并利用Hydrus-1D定量计算了融化条件下土壤中氮素交换和运移能力。具体结论如下:（1）野外监测数据显示:研究区参与土壤氮素转化的反硝化细菌主要为变形杆菌和放线菌,氨氧化古菌主要包括奇古菌和古细菌。冻融会导致变形杆菌和奇古菌等优势种群含量增加,从而使硝化和反硝化作用增强。浅层土壤受温度影响有效孔隙直径增大,融化期土壤氮素在冻融作用下会迁移转化发生流失且随深度增加氮素含量减少,地下水化学特征进一步证实其内的硝酸盐氮主要来自土壤的淋滤、水岩相互作用,而氨氮则来源于氮素的转化。（2）室内冻融批试验表明:在持续冻结或间歇性融化的冻结条件下,土壤氨氮呈下降趋势,亚硝酸盐氮含量较低且变化不大。而硝酸盐氮的含量呈现先上升,后下降的趋势,主要是由于尚未完全冻结时微生物存在繁殖活性,后期随冻结时间增加微生物作用逐渐减弱。室内实验的反硝化细菌主要为变形杆菌,绿湾菌和厚壁菌,反硝化细菌的物种多样性和分布均匀性增加从而导致净反硝化速率逐渐减弱,后期净矿化、净氨化、净反硝化速率速率均趋于稳定受控于土壤氮素含量,说明氮素的存在形态和含量是土壤氨化、反硝化、矿化过程的主控因素。对照实验显示冻融土壤的氮素含量略低于冻结土样,说明持续冻结会抑制土壤氮转化细菌的活性,灌溉水类型对其几乎没有影响。（3）融化过程氮素迁移模拟实验结果表明:融化促进了土壤氮素的迁移,硝酸盐氮会随融化进行最终趋近于0,氨氮因土壤初始含量高而导致初期的迁移量较高,但随着融化的进行,其迁移量会降低,但不会如硝酸盐氮一样降至0,而是可以维持在1mg/L左右,对于亚硝酸氮仅融化初期在出水端可被检出,说明融化初期是亚硝酸氮污染扩散的主要时段;初期出水亚硝酸盐氮的峰值说明转化强度当土壤氮以硝酸盐氮为主时最强,应主要以反硝化作用为主,且反硝化系细菌空间变化特征进一步反应出此转化的部位更集中在深部土壤层内,会导致出水p H的显著降低;运用Hydrus-1D反演不同初始氮素形态条下其内的硝化系数与反硝化系数,融化影响期内硝酸钾柱和化肥柱的硝化强度一致,氯化铵柱和化肥柱的反硝化强度一致。而氯化铵柱的硝化作用最强,硝酸钾柱的反硝化作用最强,考虑为初始氮素形态所致。