????河流沖洪積和湖泊沉積含水層系統在全球和中國范圍內廣泛分布,是主要農業生產活動區。受農業集中開采和過量施肥影響,該類型區包氣帶氮儲量增加和地下水硝酸鹽濃度增長的問題較為突出。而流域尺度施氮水平、包氣帶巖性、水文地質條件、地貌沉積特征等條件的差異,使得農業面源污染引起的氮素負荷和土壤氮素進入含水層通量也具有較強時空差異性。目前,關于流域尺度受水文地質條件和地貌類型控制的土壤氮素淋失機制仍不明確,制約了流域尺度面源污染管理和水土環境保護。
中國科學院遺傳發育所best365英國體育在線王仕琴課題組以白洋淀流域作為典型河流沖洪積和湖泊沉積地貌類型區,揭示了流域尺度地貌沉積特征對深層包氣帶土壤水分入滲、氮素累積與淋失過程的主控作用。上游沖洪積扇土壤沉積類型從粗/細砂為主,轉變為下游泛濫平原的砂-粘互層,再向湖泊洼地區的單一厚層粘土沉積轉變;受地貌沉積類型的控制,相同土地利用類型或施氮水平下,流域上游到下游氮淋失量具有降低趨勢,氮累積量具有上升趨勢。其中,沖洪積扇地區土壤垂向入滲速度快,造成深層土壤高氮淋失通量(252.0 kg·N·ha-1)和低氮累積量(352.7 kg·N·ha-1);而優先流或側向流的存在也是深層土壤剖面氮多峰值分布和地下水硝酸鹽污染的主要原因。湖泊洼地區土壤水垂向入滲穩定,土壤剖面氮分布為單一峰剖面,粘土阻滯作用造成低氮淋失通量(9.8 kg·N·ha-1)和高氮累積量(3276.7 kg·N·ha-1),地下水水質較為穩定。該研究從地貌沉積類型的角度揭示了農業氮素投入對深層土壤氮淋失的區域差異性影響,為相似流域分區分策防控農業面源污染防控提供了重要的理論依據和實踐指導,也為雄安新區和白洋淀流域農業可持續發展和生態環境保護提供了科學支撐。
上述研究以“Geomorphologic and sedimentary features dominate the nitrogen accumulation and leaching in the deep vadose zone from a catchment viewpoint”為題發表在Journal of Hydrology期刊上。檀康達博士為第一作者,王仕琴研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃項目(2021YFD1700500)、國家自然科學基金項目(42377080、42071053)、河北省創新群體項目(D2021503001)資助。
全文鏈接:Kangda Tan, Shiqin Wang, Wenbo Zheng, Zhixiong Zhang, Bingxia Liu, 2025. Geomorphologic and sedimentary features dominate the nitrogen accumulation and leaching in the deep vadose zone from a catchment viewpoint. Journal of Hydrology 652, 132682. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.132682.

圖1 不同地貌沉積特征深層包氣帶氮累積與淋失過程概念圖