陈肖如, 李晓欣, 胡春胜,3**, 雷玉平, 倪 锐,3, 马 林

(1.中国科学院大学中丹学院 北京 100049; 2.中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室 石家庄 050022; 3.中国科学院大学 北京 100049)

中国以占世界7%的耕地养活占世界22%的人口[1], 化肥起着举足轻重的作用[2]。华北平原作为我国粮食主产区之一, 农田年均氮肥投入达550～660 kg∙hm−2∙a−1, 远超过作物的实际需氮量[3-4]。过量氮肥存留在土壤中, 在灌溉和强降雨发生时, 以NO3−形式淋溶至深层土壤, 进而运移至地下水系统[5], 对地下水安全造成了威胁。研究发现, 华北平原地下水NO3−超标率(50 mg∙L−1)为19.3%, 有些地区甚至高达300 mg∙L−1[6]。

地球关键带涵盖了植物冠层、包气带层和地下含水层, 是“水-土-气”物质与能量循环交换的重要区域[7], 其内部的各种复杂反应左右了人类食物和淡水的供给。包气带作为关键带内土壤硝态氮重要的储存场所, 其厚度直接决定了硝态氮淋失进入地下水距离及发生生物地球化学反应的空间大小[8]。Xin等[9]认为深层包气带是一个重要的氮库, 同时也是溶解氮的有效过滤器。Turkeltaub等[10]指出硝态氮在深层包气带运移过程中的衰减并不明显, 硝态氮在深包气带的分布与累积受不同生化条件与环境因子限制。包气带土壤硝态氮的累积和运移同样受到地表农田管理措施的影响, 作物种植类型、肥料投入、耕作措施等决定了进入包气带的硝态氮总量、灌溉降雨、根系的吸收以及土壤质地, 影响了包气带中硝态氮的迁移速度。……