农业面源污染是地表水和地下水污染的主要因素,尤其是氮素污染。为了降低农业面源污染,提高氮肥利用效率,本文研究的试验场地选择有积水层的水稻田,且有犁底层的存在。研究氮素在地表径流中的流失过程,并用初等函数拟合,在分析氮素在土壤剖面中的分布规律基础上,运用Hydrus-1D对水稻田水分运移及氮素通过地表径流和地下排水的流失过程进行模拟,达到可以预测水稻田氮素流失的效果。在连续淹水条件下,对施肥后的水稻田进行自然降雨产流野外试验,研究氮素通过地表径流的流失规律,对流失过程使用初等函数进行了数值模拟。结果显示,施肥当天的径流试验中,总氮、硝态氮和铵态氮以及施肥后第18天硝态氮的径流流失质量浓度随时间的下降过程可以用幂函数拟合,而施肥后第18天总氮和铵态氮用指数函数拟合。氮素随地表径流的流失过程前期,累积单独流失量与累积地表径流量的关系曲线可用抛物线函数进行拟合,而径流流失过程后期使用抛物线函数的拟合效果略好于对数函数。通过Hydrus-1D模型对水稻田水流运动和氮素迁移转化过程进行模拟,使用2016年野外稻田试验数据进行校准与验证,对2017年试验数据进行应用与预测。建立在2016年试验数据基础上的模型的总水量平衡误差为0.236 cm,相对误差（误差/输入总水量）为0.23%;对溶质运移模型,氮素平衡误差和相对误差（误差/输入总氮量）分别为0.36 kg/ha和0.40%。研究结果表明,犁底层在稻田水流垂直下渗运动中起着至关重要的作用。地表径流和地下排水是水流的主要流失途径,分别占总输入水量的32.33%和42.58%。2016年稻田的水生产率为0.36 kg m^-3,2017年为0.64 kg m^-3。2016年试验数据模拟结果表明,铵态氮浓度为水稻吸收氮素的主要形式（占吸收总氮量的95%）,其浓度远远大于硝态氮。反硝化和挥发是氮素消耗的主要途径分别占总消耗的23.18%和14.49%。氮素淋失（10.28%）和地表径流损失（2.05%）是氮素随水流进入水环境的主要途径。研究表明Hydrus-1D模拟是预测水流运动和氮素迁移转化过程的一种有效方法。该成果可以对水稻田中水分运移和水量管理,氮素迁移转化过程以及氮素流失等的进一步研究提供理论基础,同时可以对减少农业面源污染,提高氮肥利用效率等方面提供依据。