揭示了近60年来黄土高原地区氮磷素含量变化特征。黄土地区土壤有效氮磷含量低，但1980年以来随着化肥持续投入，土壤氮素含量得到提升，80%耕层土壤有效磷（Olsen-P）含量已超过20毫克/千克。渭北旱塬出现大量硝态氮积累，关中平原地区过量施氮的土壤达到83%以上，大量土壤硝态氮已经迁移到1米土层以下，关中平原地区13%的水井地下水的硝态氮含量超过10毫克/升（WHO饮用水标准）。富磷土壤已出现可溶性磷素向耕层下迁移的现象。提出了黄土区土壤氮磷淋溶迁移的临界值和调控措施。明确了长期施磷条件下，典型农田土壤活性磷的固液相分配规律与影响因素，磷素的积累与吸收特性。揭示了土壤氮磷肥施用量与作物产量的耦合机制，发现了施肥环境效应的三阶段：环境友好-资源高效阶段、环境低风险-资源低效阶段和环境有害-资源无效阶段。提出了在保证粮食生产和环境安全的双约束条件下的安全施肥阈值。提出化肥减量、施用缓控释肥和秸秆还田降低氮磷淋失量的调控措施。
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