为了缓解中国北方6省市(京、津、冀、鲁、豫、辽)集约化农区农业措施对地下水硝酸盐的污染风险，提高农民用水安全性。该项目开展了11年的地下水硝酸盐长期监测，在330余县域内采集水样28737个，研究了地下水硝酸盐时空变化规律，考察社会、自然影响因素与实测数据间相关性，开展溯源分析。取得了以下突破性进展和创新：

1)开展了长期定位监测，积累了近三万余个关于北方集约化农区的第一手地下水硝酸盐数据。明确了北方集约化农区地下水硝酸盐时空分布特征，发现研究区域33.2%的地下水样超过国家生活饮用水卫生标准(＞10mg/L)，17.6%的地下水样严重超标(＞20mg/L)，各年际间地下水NO₃-N平均含量存在周期性波动趋势；地下水硝酸盐浓度空间分布与农业活动强度存在高度的正相关关系。

2)阐明了单位面积肥料施用量等是影响北方集约化农区地下水硝酸盐含量的主要因素，并通过地下水硝酸盐氮氧同位素的溯源证实了肥料施用量的重要作用。通过模拟减量施肥情景，对研究区地下水硝酸盐污染脆弱性进行评价，结果表明地下水硝酸盐污染脆弱性等级分区发生较大变化，减量施肥使容易受到地下水硝酸盐污染的区域面积大幅减少，为该地区地下水硝酸盐污染风险防控提供了重要科学依据。

3)形成了长期监测、来源分析、风险预估与污染防控“四位一体”的北方集约化农区地下水硝酸盐污染研究与综合治理模式。研发了精准施肥、缓控肥料、专用肥料、秸秆还田等消减土壤硝酸盐积累及淋溶的关键技术，在设施、露地蔬菜、冬小麦-夏玉米轮作、春玉米单作等种植类型下集成多种模式，在北方集约化农区推广应用并取得显著实效。

通过在京、津、冀、鲁、豫、辽地下水硝酸盐含量较高及其污染脆弱性较强的集约化农区推广应用，极大地提高了作物水肥利用效率，降低了环境压力，连续3年在大田和蔬菜种植区分别减少氮素投入15.0kg/ha和22.5kg/ha，2015-2017年京、津、冀、鲁、豫、辽农田应用面积分别为30.0千公顷、33.0千公顷、330.0千公顷、180.0千公顷、210.0千公顷、240.0千公顷，共计减少氮素投入17437.5t，累计节省资金6938.64万元。发表论文24篇；形成标准4项；授权发明专利2项，实用新型专利2项；获得软件著作权2项。

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