La aplicación excesiva de fertilizantes aumenta el riesgo de eutrofización y contaminación agrícola de origen no puntual (ANPS) en ríos cerca de tierras de cultivo. Sin embargo, los procesos y mecanismos de escorrentía y pérdidas de fósforo, especialmente en el interflujo, bajo diferentes tratamientos de fertilizantes y escenarios de lluvia no se comprenden bien. Este estudio utilizó métodos experimentales ortogonales para investigar los efectos combinados de los esquemas de fertilización y la intensidad de la lluvia en las pérdidas de fósforo en forma múltiple por escorrentía e interflujo, y para establecer relaciones estadísticas y modelos de regresión entre las pérdidas de fósforo y factores ambientales en la escorrentía superficial e interflujo. Los resultados indicaron que (1) el esquema de fertilización optimizado, en comparación con la fertilización convencional, mejoró el crecimiento del pak choi () al tiempo que reducía las pérdidas de fósforo por escorrentía. Al reducir la fertilización de fósforo en un 35,7%, las pérdidas totales de fósforo disminuyeron en un 29,3%, 34,2% y 29,8% bajo lluvias ligeras, moderadas y fuertes, respectivamente. (2) Diferentes aplicaciones de fertilizantes e intensidades de lluvia tuvieron efectos variables en las pérdidas de fósforo a través de diferentes vías. La aplicación de fertilizantes fue el factor principal que afectó las pérdidas de fósforo en la escorrentía superficial, mientras que la intensidad de la lluvia influyó principalmente en las pérdidas de fósforo a través del interflujo. (3) La escorrentía superficial fue la vía dominante para las pérdidas de fósforo en las tierras de cultivo (>92,0%), con fósforo particulado (>89,4%) siendo la forma predominante. Sin embargo, bajo lluvias de alta intensidad y larga duración, el interflujo se convirtió en una vía significativa para las pérdidas de fósforo. Este estudio destaca la importancia de la fertilización optimizada para reducir las pérdidas de fósforo y mejorar la eficiencia de los fertilizantes en los campos agrícolas. Los hallazgos ayudarán a desarrollar estrategias para mitigar la ANPS y las pérdidas de nutrientes del suelo en la Llanura del Norte de China.