近日，水土保持科学与工程学院（水土保持研究所）水土保持与荒漠化整治全国重点实验室张庆玮副教授在农田地表微地形改变降雨径流过程中土壤氮溶出路径分配中取得新进展。研究成果以“Exploring the role of surface micro-topography in governing dissolved nitrogen dynamics in agricultural runoff during rainfall”为题发表于Water Research期刊。水土保持科学与工程学院（水土保持研究所）水土保持与荒漠化整治全国重点实验室为第一单位，张庆玮副教授为第一作者，西北农林科技大学资源环境学院李明教授和香港科技大学何丁教授为通讯作者，水保学院全重室王健教授、张风宝研究员、王浩副教授等参与了该研究。
农田氮素在降雨过程中随地表径流和淋溶输移至水体，成为农业非点源污染的重要来源。揭示不同耕作诱导微地形对可溶性氮输移动态的影响规律，是精准防控农田氮素流失和面源污染的前提。本研究通过室内模拟降雨试验联合傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）技术，系统对比了横坡垄作、顺坡垄作、掏挖耕作和平耕（对照）四种耕作诱导微地形下，耕层土壤可溶性氮素（NO₃--N、NH4+-N和DON）的输移路径、浓度、通量及分子特征。结果表明：顺坡垄作与平耕处理下氮素以地表径流输移为主，而横坡垄作与掏挖耕作则以淋溶（渗漏）为主，且后者的氮输出总量是前者的10-50倍；在形态分配上，地表径流中可溶性氮以DON为主（51%-77%），渗漏液中NO₃--N占主导（76%-83%）；在输移过程上，降雨开始后4小时至雨停后7小时（共计11小时），经渗漏输出的氮素占总输出量的70%以上，这为氮素污染精准监测与防控提供了时间靶点；在分子层面，与地表径流相比，渗漏液中DON具有更高芳香性、更大分子量与更低生物降解性，进入地下水或河流后可能长期留存，对水生态系统构成持续影响。
本研究揭示了不同地表微地形条件下各形态氮素的差异化输移规律，为农业生态系统中氮素流失溯源及管控策略优化提供了重要依据；同时，本研究在分子水平上揭示的可溶性有机氮输移动态，有助于深化对土壤有机氮地球化学循环过程的理解。
图1 地表径流和渗漏液中可溶性氮输移通量
图2 降雨-径流过程中可溶性氮逐小时输移通量特征
图3 地表径流和渗漏液中DON分子特征
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124400
