河流是大陆氮库和海洋氮库连接的重要通道，其氮输运研究是氮循环研究中非常重要的问题之一。人类活动通过河流向海洋系统输入的营养物质不断增加是影响全球水质和生物多样性的关键因素，已经成为全世界面临的主要环境问题。　　 在黄河流域2000年以后自然和人类活动双重作用出现新特点和新变化的条件下，针对黄河自身“水少沙多”的重要特点，本研究在黄河干流上游、中游和下游分别选择青铜峡、潼关和泺口三个不同监测断面进行黄河干流氮输运变化研究。通过为期三年半(2004.8～2008.2)的现场流量观测和实验室氮浓度(包括总氮、溶解总氮、硝态氮和铵态氮浓度)测试分析，取得了一些非常重要的结论。　　 (1)92％～95％的样品，溶解总氮的比例达到80％以上；53％～86％的样品，硝态氮的比例超过60％。因此，黄河干流氮输运形态主要以溶解氮为主，非溶解氮仅占很小的一部分；溶解氮中又以溶解无机氮为主，其中主要为硝态氮。　　 (2)从时间上看，泺口总氮、溶解总氮和硝态氮的变化规律表现为每年丰水期出现最低值，枯水期出现最高值，其余时期则出现中间的过渡值。从空间而言，从上游到中游，各种氮的浓度快速增加，下游和中游氮浓度相近。　　 (3)1980～2007年，黄河干流无机总氮变化主要分三个时期，不同时期不同影响因素具有关键作用。1990年前呈总体下降期，流域不达标污水减排起决定作用；1990～2000年为快速增长期，主要受流域流量减少，氮肥施用和人口数量增加控制；2000年以后维持平稳期，原因是流域流量快速增加、氮肥和人口增长减缓。　　 (4)在黄河流域氮肥施用量增长22.1×104t，人口数量增长0.6234×108人，不达标污水减少排放12.61×108t，流量增加45.4×108t的条件下，1996和2005年泺口站无机总氮的浓度基本相等。　　 (5)基于每日实测流量和取样周期为10天的氮浓度数据，获得了目前计算精度最高的黄河氮输运通量数据。　　 (6)黄河干流氮输运通量以溶解总氮输运通量为主，溶解总氮通量中又以无机氮输运通量为主，调水调沙试验对黄河氮输运产生重要的影响。2005～2007年，黄河干流上中下游，总氮输运通量平均为7.30×104t、11.87×104t和10.96×104t；溶解总氮输运通量平均为6.71×104t、11.07×104t和10.25×104t；非溶解氮输运通量平均为0.59×104t、0.80×104t和0.71×104t；硝态氮输运通量平均为3.89×104t、8.22×104t和8.86×104t。调水调沙期间.泺口站各种氮输运通量占总的氮输运通量比例分别为20.0％、19.1％、24.7％和18.7％。　　 (7)2005～2007年黄河向渤海输运氮量平均为：总氮9.32×104t，溶解总氮8.71×104t，非溶解总氮0.61×104t，硝态氮7.53×104t。其中，调水调沙试验期间各种氮输运量的比例约为1/5～1/4。　　 本研究在提高渤海的水质、改善其生物多样性条件和全球河流氮输运对比研究等方面具有重要的意义。　　 (二)生态系统氮变化观测研究——基于同位素方法的农田区非饱和带氮运移和转化研究。　　 农田过量施肥是形成地下水硝态氮污染的主要原因之一。化肥来源的硝酸盐氮和氧同位素组成具有自身特征的变化范围，为追溯地下水中化肥来源的硝酸盐氮污染源研究提供了重要依据。但是，不考虑氮元素在非饱和带中的转化过程，仅依据测试的铵态氮肥氮同位素组成和硝态氮肥氮、氧同位素组成作为参照，确定地下水中硝酸盐氮污染化肥来源值得商榷。本研究在中国科学院栾城农业生态试验站的实验小区选择研究剖面，基于先进的土壤水取样专利技术，通过测试分析农田区非饱和带中不同深度土壤/土壤水硝态氮和氧同位素组成、铵态氮同位素组成、硝酸根离子和铵根离子浓度的变化、氢和氧同位素组成，以及观测不同深度土壤温度等影响氮元素转化的各因素揭示农田区非饱和带中氮元素的转化、运移过程和规律。本研究对于应用硝酸盐氮和氧同位素技术研究地下水中化肥来源的硝态氮污染将具有重要的理论意义；同时，对缓解石家庄地区日益严重的地下水硝酸盐氮污染形势具有重要的实际应用价值。