自工業(yè)革命前以來，人類活動極大地加速了氮（N）和磷（P）的循環(huán)，使環(huán)境排放量分別增加了9倍和13倍（Hale等人，2015年；Melillo等人，2014年）。這些養(yǎng)分的過度和低效利用對資源可持續(xù)性、環(huán)境完整性和水生生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大壓力，尤其是通過富營養(yǎng)化現(xiàn)象（Howarth等人，2012年）。全球77%的湖泊出現(xiàn)了富營養(yǎng)化現(xiàn)象，其中中國的比例達到了70%，超過了全球平均水平（Hu等人，2024年）。修復的經(jīng)濟成本非常高——自2007年以來，中國太湖的修復費用已超過100億美元（Zhang等人，2025年），而日本琵琶湖的水質(zhì)恢復則花費了100億美元并耗時30年（Nishino，2012年）。然而，養(yǎng)分來源-轉(zhuǎn)移-匯的復雜動態(tài)特征，如顯著的時空變異性、隨機性和不確定性，使得有效緩解措施的實施極具挑戰(zhàn)性。當前的分析工具往往無法完全捕捉這些復雜過程，從而阻礙了科學理解和有效干預。

在以人類活動為主的流域中，養(yǎng)分來源多種多樣且相互關聯(lián)，來源于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)和城鄉(xiāng)居住區(qū)等各種社會經(jīng)濟活動（Chowdhury等人，2014年；Mohammadpour和Grady，2023年）。此外，大規(guī)模的景觀改造（如農(nóng)業(yè)和城市發(fā)展）以及氣候變化的影響進一步加劇了養(yǎng)分的遷移和轉(zhuǎn)化過程（Pryor等人，2014年）。這些人為改造顯著改變了養(yǎng)分的產(chǎn)生、分布、歸趨和環(huán)境影響（Chen等人，2024年；Dong等人，2023b；Wu等人，2022年）。隨著農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌杆�表面，主要養(yǎng)分來源可能從化肥轉(zhuǎn)向居民廢物，不同的景觀配置表現(xiàn)出不同的養(yǎng)分去除和衰減能力（Payen等人，2021年）。此外，水利工程（如溝渠建設）破壞了自然徑流模式，使流域逐漸成為自然-人為混合系統(tǒng)（Shao等人，2020年；Smith和Owens，2014年）。溝渠既作為養(yǎng)分傳輸通道也作為匯，研究表明它們可能攔截60%至90%的農(nóng)業(yè)非點源養(yǎng)分（Jia等人，2021年；Sun等人，2021年）。這些過程，加上沉積物、土壤和地下水中儲存的歷史遺留養(yǎng)分，給減少養(yǎng)分負荷和改善水質(zhì)帶來了巨大挑戰(zhàn)（Basu等人，2022年；Goyette等人，2018年）。

為了理解這些復雜的動態(tài)，研究人員采用了多種方法論。物質(zhì)流分析（SFA）能夠有效追蹤系統(tǒng)內(nèi)的特定元素路徑，并已廣泛應用于流域研究（Fan等人，2021年；Jiang等人，2018年；Jiang和Yuan，2015年；Liu等人，2023年；Mohammadpour和Grady，2023年；Pang等人，2018年；Wu等人，2022年；Yuan等人，2014年）。然而，傳統(tǒng)的SFA缺乏空間明確性，難以將養(yǎng)分流歸因于具體位置，從而限制了對不利影響關鍵驅(qū)動因素的識別（Bahers等人，2022年；Chen等人，2024年；Wang等人，2020年；Z. Zhang等人，2024年）。相反，像土壤和水資源評估工具（SWAT）這樣的水文模型，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）和時變土地利用輸入，可以動態(tài)表示降雨-徑流過程，并在流域尺度上模擬養(yǎng)分傳輸（Aloui等人，2023年；Apostel等人，2021年；Haas等人，2025年；Nepal等人，2023年）。最近的努力試圖將這些互補的方法結(jié)合起來，但仍存在顯著限制。例如，SFA-SWAT耦合已應用于玉米生產(chǎn)系統(tǒng)（Jakrawatana等人，2017年）；Chen等人（2022年）將“評估河流向海洋輸送養(yǎng)分模型”（MARINA）與“食物鏈、環(huán)境和資源利用中的養(yǎng)分流動模型”（NUFER）相結(jié)合，以量化畜牧業(yè)貢獻，但這在很大程度上忽略了城市來源。同樣，Chen等人（2019年）整合了MARINA、NUFER和“變滲透能力模型”（VIC）來描述點源特征，但重點仍放在排放上而非完整的養(yǎng)分路徑上。Jia等人（2024年）通過單向SFA-SWAT集成改進了城鄉(xiāng)耦合，盡管關鍵系統(tǒng)間的交換仍然表示不足。此外，Wang等人（2023年）將改進的人為磷輸入（INAPI）與多元回歸（MR）和SWAT相結(jié)合，評估了遼河流域的磷通量響應，但系統(tǒng)級別的磷預算僅在相對粗糙的空間尺度上得到解決。總體而言，大多數(shù)現(xiàn)有框架仍受限于部門重點、粗糙的空間分辨率或?qū)ε欧诺年P注，而非完整的來源-轉(zhuǎn)移-匯連續(xù)體。因此，社會經(jīng)濟活動、土地利用變化以及養(yǎng)分通量在空間和時間上的動態(tài)相互作用尚未得到充分解決，限制了有針對性的管理策略的設計（Fang等人，2024年；Y. Li等人，2023年）。

為了彌合系統(tǒng)級核算與精細過程描述之間的差距，本研究開發(fā)了一個新的綜合研究框架，將SFA的系統(tǒng)視角與SWAT的機制建模能力相結(jié)合，并通過先進的地理空間技術進行精確識別。該框架旨在提供關于流域內(nèi)氮和磷在整個來源-轉(zhuǎn)移-匯連續(xù)體中的高精度時空動態(tài)的全面而細致的視圖。我們選擇洱海作為研究區(qū)域，因為它代表了正在經(jīng)歷快速社會生態(tài)轉(zhuǎn)型的高原湖泊（Zou等人，2023年）。作為面臨農(nóng)業(yè)集約化和城市化雙重壓力的系統(tǒng)（X. Li等人，2023年），洱海是解開復雜水文網(wǎng)絡中養(yǎng)分動態(tài)的理想試驗場（Lin等人，2021年）。在該框架內(nèi)，與主要人類活動相關的養(yǎng)分通量（包括輸入、利用、循環(huán)和排放）得到了系統(tǒng)化的描述和空間上的解析，并在流域尺度上動態(tài)模擬了它們的歸趨。所提出的方法全面揭示了復雜流域中氮和磷的歸趨，為制定精細的、空間明確的流域管理策略提供了新的視角。