随着我国城镇化快速推进,大量氮释放到湖泊生态系统,过量的氮输入已对我国流域水环境健康构成了潜在威胁。针对北方典型农业退水型湖泊氮污染问题,以黄河中游大型灌区所在的乌梁素海流域为研究对象,揭示流域地表水及污染源总氮、氨氮和硝酸盐特征信息,使用氮氧双同位素技术和同位素质量守恒模型定量解析了排干和湖区水体氮污染来源的时间分布特征,通过构建乌梁素海流域SWAT模型估算各流域分区总氮负荷,阐明流域氮负荷的空间分布特征,识别流域氮负荷主要贡献区,以期为区域水环境氮污染控制提供理论依据。（1）通过分析乌梁素海流域企业排口、排干和湖区水体TN、NH3-N和NO3-浓度时空分布特征发现,企业排口秋季TN和NO3-浓度显著高于春夏两季,五排干和七排干TN输入高于其他排干。湖区TN、NH3-N和NO3-浓度季节差异显著,最大浓度出现在冬季,分别高达1.52 mg/L、0.94 mg/L和1.16 mg/L,湖水TN超过地表水环境质量Ⅳ类标准。（2）应用氮氧双同位素和IsoSource模型解析污染来源,排干硝酸盐主要源于粪肥和污废水,贡献率为36.6%～39.5%,且春季贡献率较高,其中,位于城镇地区的五排干和七排干的粪肥和污废水源贡献率最高,达到38.8%～50.4%;承接农业退水的六排干和八排干源于化肥和土壤有机氮的农业贡献率较高,达37.5%～53.6%。湖水硝酸盐主要贡献来自粪肥和污废水,占比为28.05%～39.43%,春季和夏季污废水贡献率较高,而秋季农业源贡献率较大,与流域季节性生产特征一致。（3）依据模型适用性评价,建立了适用性良好的流域氮污染SWAT模型（率定期和验证期R2大于0.80,NSE大于0.78,PBIAS小于2%）,结合氮氧同位素污染示踪结果得出,河套平原城镇地区为氮负荷主要贡献区,负荷量为6.9～9.5kg/ha,其中承接城镇污水的五排干和七排干所处区域总氮负荷流失量较大。