為了實現作物高產，近40年來全球化肥和農藥的用量不斷增加。我國農田化學氮肥和磷肥的平均投入量分別高達225kgNha-1和50.6kgPha-1，但氮磷肥的利用率相對較低，其中水稻氮肥和磷肥的利用效率分別僅為35%和25%。農藥具有防治病蟲害的作用，目前我國農藥平均投入量達到13.1kgha-1，但99.7%的農藥殘留在環境中，沒有對目標害蟲產生作用。化肥施用通過增加田面水氮磷濃度而產生氮磷徑流損失，同時農藥施用可通過影響作物生長以及土壤氮磷循環微生物過程而對氮磷徑流流失產生影響。農田氮磷徑流損失是農業氮磷面源污染的重要來源，對水體富營養化有重要貢獻。但是，化肥和農藥對稻田氮磷徑流流失的耦合效應的認識還很薄弱。
中國科學院亞熱帶農業生態研究所土壤生態與環境課題組以丘陵區典型雙季稻田為研究對象，通過設置不同化肥（常規用量的0%、50%、70%、100%和150%）和農藥（常規用量的0%、50%、70%和100%）用量互作處理，連續在三個稻季高頻觀測稻田田面水氮磷濃度及其徑流損失。結果表明，稻田田面水氮磷濃度在施肥后隨時間存在指數下降，并在5-15天后趨于穩定且濃度相對較低。這表明施肥后5-15天內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險。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，而農藥施用量對氮磷徑流損失的影響不顯著。研究也進一步表明，在常規用量的基礎上減少化肥用量以及農藥用量并未顯著影響水稻產量，表明在亞熱帶丘陵區雙季稻作制度下，具有減少化肥和農藥投入的潛力。
該項研究近期以Nitrogen and phosphorus runoff losses under different chemical fertilizer and pesticide application rates in a double rice cropping system in the subtropical hilly region of China 為題發表在環境科學國際期刊Science of the Total Environment上。該研究得到國家重點研發計劃（2016YFD0201204, 2017YFD0800104）、國家自然科學基金（41771336, 41471267）和中科院青年創新促進會（2017418）的支持。
圖：施肥后稻田田面水氮磷濃度動態變化