周建斌教授團隊在黃土高原長期種植蘋果導致縣域尺度氮素大量盈余引起的土壤氮素累積及對地下水污染區(qū)域差異方面取得進展

黃土高原長期種植蘋果導致土壤剖面累積了大量硝酸鹽，已有不少研究。而縣域尺度長期蘋果栽培導致氮素大量盈余引起的土壤氮素累積及對地下水污染的區(qū)域差異尚少見報道。近日，周建斌教授團隊在這一方面研究方面取得進展，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?”為題在《Agriculture, Ecosystems and Environment》在線發(fā)表。博士生苗朋和朱學強為論文共同第一作者，周建斌教授和陳竹君副教授為文章通訊作者。

陜西省禮泉縣為黃土高原較早大面積栽培蘋果地區(qū)，該縣地勢北高南低，北部屬雨養(yǎng)區(qū)；中部為井灌區(qū)，灌水量低；南部為渠灌區(qū)，灌水量高；為研究蘋果產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展導致縣域尺度氮素大量盈余引起的土壤氮素累積及對地下水污染區(qū)域差異提供了理想的研究對象。該團隊采用氮素收支平衡、縣域范圍土壤剖面硝態(tài)氮累積測定與地下水水質(zhì)監(jiān)測相結(jié)合方法，研究了禮泉縣農(nóng)田系統(tǒng)中的長期氮素盈余的去向及其對地下水硝酸鹽污染的影響。結(jié)果表明，過去40年禮泉縣農(nóng)田的氮素盈余從1981年的53 kg N/ha增加到2019年的412 kg N/ha。該縣北部、中部和南部地區(qū)蘋果園的0–8 m土壤剖面硝酸鹽平均積累量分別為6075、11554和16723 kg N/ha，遠高于糧田土壤（443 kg N/ha）；縣域尺度農(nóng)田氮素盈余量的53.7%（517.8 Gg N）以硝酸鹽的形式累積在0–8米的土壤剖面。全縣監(jiān)測的77口井水樣品有52%超過世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水硝酸鹽含量標準，主要位于該縣包氣帶淺的南部灌區(qū)；而在包氣帶較厚的北部雨養(yǎng)區(qū)未發(fā)現(xiàn)地下水硝酸鹽超標問題。該研究的意義在于從縣域尺度揭示了包氣帶中大量儲存的硝酸鹽是過去40年集約化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)氮素盈余的主要去向，累積在包氣帶硝酸鹽的去向及對地下水水質(zhì)的影響與包氣帶厚度及灌水量有密切關(guān)系。該研究對進一步評價黃土高原蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的土壤氮素累積及環(huán)境效應，氮肥合理施用及地下水硝酸鹽敏感區(qū)劃分有重要的參考價值。

該研究得到國家自然科學基金（42277343）和國家“十三五”重點研發(fā)計劃項目（2017YFD0200106）等項目支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108682