旱地农田氮磷流失是全球水生生态系统健康面临的普遍威胁之一 (Carpenter et al., 1998, U.S. EPA, 2019, Yu et al., 2019)。氮磷流失进入水生系统会导致富营养化，通过促进藻类繁盛、消耗溶解氧和减少生物多样性来损害生态健康。这导致了巨大的经济损失，包括水净化成本的增加和饮用水源管理的费用 (Li et al., 2011, Schechinger, 2020)。农业系统的养分流失是一个影响各种流域的全球性问题 (Carpenter et al., 1998, Torrent et al., 2007, Withers et al., 2019, Njagi et al., 2022)。例如，在中国，农业估计占太湖氮含量的 59% (Xue et al., 2019)，而在韩国，据报道全国水体的磷负荷中约有 22% 源于农业 (MOE, 2020)。同样，在美国，农业养分流失占密西西比河/阿查法拉亚河流域氮负荷的 60% 和磷负荷的 56% (Robertson and Saad, 2021)。
由于农业源养分流失带来的有害后果，国际社会寻求积极解决这一问题，包括《昆明 - 蒙特利尔全球生物多样性框架》和《欧洲绿色协议》在内的主要框架明确规定到 2030 年将养分流失减少 50% 作为目标 (European Commission, 2020, CBD, 2022)。因此，管理养分流失仍然是缓解全球环境污染的重要任务。
为建立可持续农业的有效养分流失管理策略，对区域尺度养分流失特征的量化理解至关重要 (Cherry et al., 2008)。然而，旱地养分流失对各种环境因素的响应是不规则波动的，这使区域尺度养分流失特征的评估变得复杂 (Yao et al., 2021, Kamrath and Yuan, 2023)。特别是，由于降雨特征、坡度和土壤物理化学特性，养分流失变化很大 (Wu et al., 2018, Dai et al., 2023)。植被结构和地面覆盖也调节旱地的土壤侵蚀和地表径流，影响养分流失机制 (El Kateb et al., 2013, Ma et al., 2015)，而人为因素，如施肥投入和耕作实践，也有强烈影响 (Seo et al., 2005, Wang et al., 2019)。由于这种依赖上下文的行为，试图将从单个样地获得的养分流失发现推广到区域尺度过程会导致相当大的不确定性 (Shen et al., 2012, Macrae et al., 2021, Li et al., 2023, Al-Shammary et al., 2024)。因此，实现对区域尺度养分流失的量化理解需要对各种环境条件进行全面分析。
这种形式的综合分析对于小规模农业与高地形和作物多样性共存的地区尤为重要。在东亚，旱地通常在小于 1.5 公顷的规模上管理 (Miao et al., 2011, OECD, 2018, Kitano, 2021)，中国和日本等国家的特点是坡度分布异构和作物组成多样 (Sakoda et al., 2005, Wang et al., 2024b, FAO, 2025, e-Stat., 2025)。这与美国的大规模单一栽培系统形成对比，美国约 90% 的作物种植在低于 4% 的坡度上，三种作物占种植面积 80% 以上 (Baker and Capel, 2011, FAO, 2025)。韩国特别能反映东亚条件，其约 61.6% 的旱地坡度≥7%，种植区域由谷物作物 (6%)、水果作物 (22%)、豆类 (9%) 和蔬菜 (36%) 混合组成 (RDA, 1993, MAF, 2006, KOSIS, 2024)。由于这种陡峭地形和多样化耕作系统的结合，韩国是一个理想的研究区域，用于检查在异构旱地条件下养分流失模式如何随坡度和作物类型的组合而变化。
需要对以往养分流失研究结果进行全面分析，因为由于成本和劳动力限制，大多数基于样地的监测是在单个样地进行的，导致研究结果片段化和不连贯 (Anache et al., 2017, Zhang et al., 2021a)。然而，在韩国，虽然许多基准研究阐明了包括泡菜白菜、土豆和白萝卜在内的各种农田的径流特征，涵盖了一系列环境特征，但严重缺乏整合这些发现的后续研究 (Park, 2012, Lee et al., 2017, Lim, 2021)。相比之下，许多研究人员综合和分析了以往研究，以刻画环境因素对其他区域养分流失的影响。例如，Zhang 等人 (2021b) 综合了在长江流域进行的以往研究，确定径流深度、土壤氮和肥料投入是影响氮流失的主要因素，利用这些信息确定农田氮流失的热区。Hou 等人 (2021) 还发现肥料投入和降雨量是农田氮流失最关键的决定因素，并根据肥料类型刻画了氮流失。同样，Huddell 等人 (2020) 确定土壤物理性质和降雨量是热带农田氮流失的主要决定因素，而 Zhao 等人 (2023) 基于中国以往的研究刻画了影响水稻和旱地磷流失的因素。
尽管如此，许多这些以往研究主要侧重于基于相对难以测量或获取数据的因素（如肥料投入和土壤性质）来刻画养分流失。这可能限制了由此得出的区域尺度流失特征的实用效用，因为决策者往往难以获取建立有效养分管理策略所需的数据。相比之下，坡度和作物类型通常在农业调查和田间清查中记录，从而为广泛适用的管理策略提供了实用的基础。然而，以往研究大多孤立地检查这些因素，而没有考虑它们的组合如何影响养分流失。因此，需要进行系统研究来刻画坡度和作物类型如何共同与养分流失相关，并识别最易受此类流失影响的田间条件。
因此，本研究旨在通过整合韩国旱地以往研究的径流监测数据，刻画坡度和作物类型对养分流失的影响，并识别由这两个因素组合定义的最易受养分流失影响的田间条件。特别地，分析了监测数据中坡度与养分负荷之间的关系，并进行了统计检验以评估这些负荷根据作物类型的差异。由此产生的养分流失模式使用聚类分析进行分类，并通过分析与每个簇相关的环境因素来确定最易受养分流失影响的环境条件。这些发现旨在支持基于证据的、空间针对性的养分管理策略，适用于地形和作物多样性使统一管理方法复杂化的旱地农业系统。
