揭示中国磷肥径流对水体磷污染贡献的高估：考虑级联滞留的新评估

本研究通过整合磷径流数据库、结构方程模型(SEM)和水网络营养物预测框架(WNF)，重新评估了中国农田磷肥径流(PFLrunoff)对水体磷污染的实际贡献。研究发现，在考虑湖泊/水库(19.5%)和河流(27.9%)的级联滞留效应后，当年磷肥径流对湖泊/水库和河流磷浓度的贡献率仅为7.3%和10.1%，显著低于传统评估的25%。这表明当前肥料管控策略可能过度聚焦于短期径流，而忽视了土壤遗留磷等长期源的重要性。

　　

方法框架

我们的综合方法认识到磷肥径流(PFL_runoff)在影响水质之前遵循三个连续过程的完整路径：地表径流产生、通过水网传输并部分滞留、以及最终对水体磷浓度的贡献（图1和补充方法1）。为了捕捉这一完整路径，我们结合了三个先进的方法学组件：一个全面的磷径流数据库、结构方程模型和基于水网络的营养物预测框架。

重新估算全国农田磷肥径流(PFL_runoff)

我们的结构方程模型揭示，磷肥径流(PFL_runoff)主要受三个独立因素控制：降雨条件、磷肥投入量、以及土壤性质（包括粘土含量和pH值）（图2）。该模型解释了水田和旱地中50%的磷肥径流变异（水田：χ²/df = 1.158, p= 0.317, RMSEA = 0.025, CFI = 0.994, IFI = 0.995；旱地：χ²/df = 1.036, p= 0.410, RMSEA = 0.009, CFI = 0.998, IFI = 0.998），并通过与独立数据集比较进行了验证。

结论

本研究采用了一种创新方法，整合了农田磷径流测量数据库、结构方程模型和基于水网络的营养物预测框架，以模拟从农田到水体的磷肥径流(PFL_runoff)以及水生系统内的级联去除过程。我们的结果表明，2019年，中国来自肥料的磷肥径流(PFL_runoff)为21.66 Gg，其中约一半在从农田到海洋的传输过程中被湖泊、水库和河流去除。