周建斌教授团队在黄土高原长期种植苹果导致县域尺度氮素大量盈余引起的土壤氮素累积及对地下水污染区域差异方面取得进展

黄土高原长期种植苹果导致土壤剖面累积了大量硝酸盐，已有不少研究。而县域尺度长期苹果栽培导致氮素大量盈余引起的土壤氮素累积及对地下水污染的区域差异尚少见报道。近日，周建斌教授团队在这一方面研究方面取得进展，研究以“Long-term high nitrogen surplus in intensive apple-planting regions results in huge legacy nitrogen in the vadose zone: Potential or real risk to the groundwater?”为题在《Agriculture, Ecosystems and Environment》在线发表。博士生苗朋和朱学强为论文共同第一作者，周建斌教授和陈竹君副教授为文章通讯作者。

陕西省礼泉县为黄土高原较早大面积栽培苹果地区，该县地势北高南低，北部属雨养区；中部为井灌区，灌水量低；南部为渠灌区，灌水量高；为研究苹果产业长期发展导致县域尺度氮素大量盈余引起的土壤氮素累积及对地下水污染区域差异提供了理想的研究对象。该团队采用氮素收支平衡、县域范围土壤剖面硝态氮累积测定与地下水水质监测相结合方法，研究了礼泉县农田系统中的长期氮素盈余的去向及其对地下水硝酸盐污染的影响。结果表明，过去40年礼泉县农田的氮素盈余从1981年的53 kg N/ha增加到2019年的412 kg N/ha。该县北部、中部和南部地区苹果园的0–8 m土壤剖面硝酸盐平均积累量分别为6075、11554和16723 kg N/ha，远高于粮田土壤（443 kg N/ha）；县域尺度农田氮素盈余量的53.7%（517.8 Gg N）以硝酸盐的形式累积在0–8米的土壤剖面。全县监测的77口井水样品有52%超过世界卫生组织规定的饮用水硝酸盐含量标准，主要位于该县包气带浅的南部灌区；而在包气带较厚的北部雨养区未发现地下水硝酸盐超标问题。该研究的意义在于从县域尺度揭示了包气带中大量储存的硝酸盐是过去40年集约化农业系统氮素盈余的主要去向，累积在包气带硝酸盐的去向及对地下水水质的影响与包气带厚度及灌水量有密切关系。该研究对进一步评价黄土高原苹果产业发展带来的土壤氮素累积及环境效应，氮肥合理施用及地下水硝酸盐敏感区划分有重要的参考价值。

该研究得到国家自然科学基金（42277343）和国家“十三五”重点研发计划项目（2017YFD0200106）等项目支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108682