氮肥過量利用引起進入地下水的氮淋失量增加，全球範圍內農區地下水硝酸鹽具有增長趨勢。然而，在地下水超採區，地下水位下降、土壤包氣帶厚度增加，對化肥氮素在農田厚包氣帶的淋失規律、遷移轉化機制及其對地下水水質影響的認識仍然有限。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心胡春勝研究組在華北平原開展了20餘年(1997年至今)的氮肥梯度長期定位實驗。依託該定位實驗，胡春勝研究組和王仕琴研究組通過在華北山前平原小麥玉米長期施肥農田土壤以及周邊地下水採樣分析，利用水化學和穩定同位素示蹤技術，揭示了小麥玉米農田不同施氮處理(0,400,and600kg N ha-1yr-1)硝酸鹽在包氣帶的淋失速率、反硝化速率和遷移路徑。研究表明通常年份(無極端降水年份)硝酸鹽在包氣帶的遷移速率與施肥水平無顯著相關，且氮淋失速率遠低於地下水位下降的速率；此外，反硝化作用主要發生在4m以上土壤，也限制了進入深層土壤和地下水的氮淋失通量。這說明基於基質流理論，自20世紀70年代化肥大量施用以來，化肥氮素還未大幅進入地下水。利用硝酸鹽氮氧同位素進行地下水硝酸鹽源解析，進一步證明了地下水硝酸鹽主要來源於有機肥和汙水，而不是化肥。上遊側向徑流以及優先流補給是硝酸鹽進入山前平原地下水的主要路徑。
研究指出，雖然化肥還未大幅進入地下水，但是儲存在土壤厚包氣帶的氮庫，在未來氣候變化條件下對地下水水質存在較大的風險。該研究明晰了華北山前平原地下水深埋區化肥氮素從根層到地下水的路徑，重新認識了農區地下水硝酸鹽來源，對農區地下水水質的管理具有重要意義。