為了實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)，近40年來全球化肥和農(nóng)藥的用量不斷增加。我國(guó)農(nóng)田化學(xué)氮肥和磷肥的平均投入量分別高達(dá)225 kgNha-1和50.6kgPha-1，但氮磷肥的利用率相對(duì)較低，其中水稻氮肥和磷肥的利用效率分別僅為35%和25%。農(nóng)藥具有防治病蟲害的作用，目前我國(guó)農(nóng)藥平均投入量達(dá)到13.1kgha-1，但99.7%的農(nóng)藥殘留在環(huán)境中，沒有對(duì)目標(biāo)害蟲產(chǎn)生作用?；适┯猛ㄟ^增加田面水氮磷濃度而產(chǎn)生氮磷徑流損失，同時(shí)農(nóng)藥施用可通過影響作物生長(zhǎng)以及土壤氮磷循環(huán)微生物過程而對(duì)氮磷徑流流失產(chǎn)生影響。農(nóng)田氮磷徑流損失是農(nóng)業(yè)氮磷面源污染的重要來源，對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化有重要貢獻(xiàn)。但是，化肥和農(nóng)藥對(duì)稻田氮磷徑流流失的耦合效應(yīng)的認(rèn)識(shí)還很薄弱。
中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所土壤生態(tài)與環(huán)境課題組以丘陵區(qū)典型雙季稻田為研究對(duì)象，通過設(shè)置不同化肥（常規(guī)用量的0%、50%、70%、100%和150%）和農(nóng)藥（常規(guī)用量的0%、50%、70%和100%）用量互作處理，連續(xù)在三個(gè)稻季高頻觀測(cè)稻田田面水氮磷濃度及其徑流損失。結(jié)果表明，稻田田面水氮磷濃度在施肥后隨時(shí)間存在指數(shù)下降，并在5-15天后趨于穩(wěn)定且濃度相對(duì)較低。這表明施肥后5-15天內(nèi)可作為控制稻田徑流損失的窗口期，通過合理灌溉以及布設(shè)徑流流失攔截裝置將可顯著減少稻田氮磷徑流損失。早稻季雖然在施肥量較晚稻季低，但田面水氮磷濃度較晚稻季高，具有較高的氮磷流失風(fēng)險(xiǎn)。稻田田面水氮磷濃度和氮磷徑流損失隨施肥量的增加而顯著增加，而農(nóng)藥施用量對(duì)氮磷徑流損失的影響不顯著。研究也進(jìn)一步表明，在常規(guī)用量的基礎(chǔ)上減少化肥用量以及農(nóng)藥用量并未顯著影響水稻產(chǎn)量，表明在亞熱帶丘陵區(qū)雙季稻作制度下，具有減少化肥和農(nóng)藥投入的潛力。
該項(xiàng)研究近期以題為Nitrogen and phosphorus runoff losses were influenced by chemical fertilization but not by pesticide application in a double rice-cropping system in the subtropical hilly region of China發(fā)表在環(huán)境科學(xué)國(guó)際期刊Science of the Total Environment上。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0201204, 2017YFD0800104），國(guó)家自然科學(xué)基金（41771336, 41471267），和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2017418）的支持。
圖 施肥后稻田田面水氮磷濃度動(dòng)態(tài)變化