随着世界人口增长的压力持续加大，保证粮食产量愈显重要。自1950年化肥引入以来，我国有机肥施用量日渐减少，化肥使用率持续增长。而随化肥投入的增加，化肥流失日趋严重。化肥的过量使用不仅引起土壤肥力、农作物产量和品质下降，也会造成严重的面源污染。　　 稻麦轮作是太湖地区主要的种植方式。在该地区，水稻氮肥施用量已达到300 kgN ha-1，而全国平均施氮量仅为228 kgN ha-1，过量施肥不仅降低了化肥利用率，造成资源浪费，而且导致严重的环境污染，加剧了太湖水体的富营养化，因此，减少农业面源污染是太湖地区亟待解决的问题。为了降低氮肥施用对环境的影响以及提高氮肥利用率，氮肥减量是简单有效的方法之一；另外，冬季种植绿肥培肥，既可降低麦季氮素流失风险和又可减少稻季的氮肥用量，从而达到降低农田面源污染的目的。本文设置了不同轮作制度的氮肥减量试验，连续研究了水稻关键生育期土壤养分和作物生理指标，作物产量及氮素径流损失，以及氮肥最佳生态经济投入评价，以寻求适宜的生态经济轮作方式及施氮范围，为太湖地区农业的可持续发展提供一定的理论依据和技术支撑，以期达到环境友好和农业高产的最终目标。主要结果如下：　　 太湖地区不同轮作制度的氮肥减量未呈现产量显著下降，但氮肥利用率显著提高。4年连续试验表明，高产目标下，太湖地区稻麦轮作稻季和麦季的施氮范围分别为181-257kgN ha-1和150-255kg N ha-1，而黑麦草-水稻轮作稻季的施氮范围为168-254kg N ha-1，休耕-水稻轮作为144-233kg N ha-1，紫云英水稻轮作为121-163kg N ha-1。其中，紫云英-水稻轮作氮肥的产投比最高。　　 水稻关键生育期生理学指标、根际土壤矿质氮均与氮肥用量存在显著相关性。抽穗期前的氮累积量与收获期秸秆生物量呈显著相关关系(0.53，P<0.05)；而抽穗期后的氮素累积量则与籽粒产量存在显著相关关系(0.58，P<0.05)。氮肥过量施用使水稻抽穗前的氮素累积大幅度增加，导致水稻贪青晚熟并降低籽粒产量；而氮肥减量有助于增加抽穗期后的氮肥转运量并提高籽粒产量。　　 高产目标下，作物生理指标和土壤养分指标的阈值范围分别为：苗期，土壤溶液铵态氮含量为1.31-4.79 mg L-1；分蘖期，植株氮含量为31.6-31.8 g kg-1，植株氮累积量为67.7-106 kg ha-1；抽穗期，植株氮为25.4-34.5 g kg-1，植株氮累积量为130-177 kg ha-1，根际土壤矿质氮为8.6-9.2 mg kg-1，叶绿素含量为4.19-4.56 mg g-1。　　 径流总氮流失的主要影响因素为降雨量的大小和径流产生前的田面水总氮浓度高低，通常施氮后的1-4天内发生的降雨会造成大量的径流氮损失。四年的结果表明，降雨所造成的氮素径流损失占径流总氮损失的75-94％，而烤田排水氮素损失仅占稻季径流总氮流失的30%。氮肥减量可显著减少径流总氮流失，稻麦轮作稻季氮肥减量50%、30%、20%和10%时，径流总氮损失平均分别减少了48%、34%、22%和23%，而在水稻最高产量条件下，稻-麦轮作、水稻-紫云英轮作、水稻-黑麦草轮作和水稻-休耕轮作下的径流总氮损失与传统稻麦轮作相比平均分别减少了18%、70%、59%和67%。　　 太湖地区稻麦轮作制度下，最高经济收益和最优生态效益的年施氮量分别为367-441kg N ha-1和332-383 kg N ha-1。紫云英-水稻轮作下的最高经济收益和最优生态效益的年施氮量分别为101-152 kg N ha-1和53-136 kg N ha-1。相比其他轮作方式，紫云英-水稻轮作和小麦-水稻轮作可获得较高经济收益，而紫云英-水稻轮作和休耕-水稻轮作可获得最佳生态效益，因此紫云英-水稻轮作制度可在较低的氮肥投入下获得较高经济收益和较佳生态效益。紫云英-水稻氮肥深度减量的经济收益显著高于紫云英-水稻轮作氮肥减量的经济收益。这表明，在环太湖或污染严重区域，紫云英-水稻轮作氮肥深度减量可替代稻麦轮作，以达到太湖地区稻田可持续发展的目的