灌溉条件下农业化肥的不合理施用是导致化肥利用率偏低、浅层地下水硝态氮含量偏高、农业面源污染的主要原因之一。研究灌溉排水条件下氮磷的转化特征、运移规律与控制措施，对提高化肥利用效率、减轻农业面源污染、缓解水资源危机具有重要的理论意义和应用价值。本研究通过室内外实验和理论研究，探讨主要农作物对氮磷的吸收规律和数学描述方法以及灌溉农田中氮磷转化的规律及其空间变异性；提出描述非饱和带氮磷运移的理论模式，研究氮磷在非饱和带运移的分形理论描述、优先流动模式和计算方法，分析氮磷在饱和与非饱和土壤中运移的耦合方法、空间和时间尺度的匹配以及氮磷运移过程的尺度提升问题；确定人工控制排水条件下田块地表径流的规律、氮磷流失的过程及其估算方法；提出控制面源污染的优化灌水技术参数组合和农田排水控制措施，对灌溉农田氮磷的去向及其配比进行定量描述和估计。