华北平原农业生产活动强度和产量均达到前所未有的高度，农业高产长期依赖高水肥投入，已经造成严重的地下水超采和局部区域的地下水水质恶化。针对该区域地下水保护，学界普遍关注两个科学问题：①高强度灌溉作用下，地下水的垂向补给速率有多大？②过量施用的化学肥料在深厚包气带的迁移过程是怎样的？对上述问题的解答既关系到地下水资源量的科学评价和相关管理政策的合理制定，又关系到污染物通过包气带迁移进入地下水的风险评估。因此，研究农田深层包气带水盐运移，对华北平原地下水水量和水质管理及可持续利用具有重要的科学意义。 

　　农业资源研究中心沈彦俊研究组基于田间原位观测数据和深层包气带采样分析，综合利用环境示踪、水量平衡、数值模拟等多种研究方法深入研究了灌溉农田根系层以下深层包气带的水分动态变化特征及其机理，定量研究了深层包气带的水分通量（近似于地下水潜在补给量），分析了深层包气带水分向下运动的过程（即地下水的垂向补给过程）及其特征，初步对比了不同农业土地利用类型（小麦玉米、果树、棉花、蔬菜）对地下水水质和水量影响的差异。 

　　研究表明：在长期且大量灌溉的影响下，冬小麦夏玉米农田的深层包气带含水量始终维持在较高水平，保持在（或略高于）田间持水量；深层包气带水分主要以基质流的方式向下运动，水分的“压力传导式”运移速率（湿润锋运移速率）比水分子运动速率（平均孔隙流速）高约40倍；地表6 m以下深度的包气带水分以比较稳定的速率向下运动，水分通量多年平均值为164-200 mm/yr。该研究组还对几种典型农业土地利用类型下的深层包气带水分运动和盐分累积与淋洗量开展了初步的对比研究，发现蔬菜地的水分通量、平均孔隙流速和硝态氮淋失量均显著大于冬小麦夏玉米农田、果园和棉田，已导致了蔬菜种植区地下水硝态氮的超标。 

　　上述研究的田间试验在中国科学院栾城农业生态系统试验站包气带观测试验区完成，系列论文发表于Journal of Hydrology和Hydrological Processes，闵雷雷博士为论文第一作者，沈彦俊研究员为通讯作者。上述研究得到了国家自然科学基金项目（41501035; 41471027; 41561124015）和国家重点研发计划（2016YFC0401403）等项目的资助。 

　　近期相关发表论文： 

　　(1) Min L., Shen Y.*, Pei H., Wang P., Water movement and solute transport in deep vadose zone under four irrigated agricultural land-use types in the North China Plain, Journal of Hydrology, 2018. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2018.02.037. (In Press) 

　　(2) Min L., Shen Y.*, Pei H., Jing B., Characterizing deep vadose zone water movement and solute transport under typical irrigated cropland in the North China Plain, Hydrological Processes, 2017, 31(7):1498-1509 

　　(3) Min L., Shen, Y.* , Pei, H., Estimating groundwater recharge using deep vadose zone data under typical irrigated cropland in the piedmont region of the North China Plain, Journal of Hydrology, 2015, 527: 305-315