当今的水稻生产和水产养殖都面临着食物需求增大、水土资源有限和环境污染的问题。利用生物间的协同增效效应,将水产养殖同水稻生产相结合的稻田养殖复合生态系统是保证食物安全、维持农业可持续发展的有效途径。国内外对稻田养殖模式病虫草害的控制和水生态环境等已经作了较深入的研究,但是对各种养殖模式的共性理论基础和生态效应研究较少。本文分析了中国主要稻田养殖模式分布规律,选择典型的稻鱼共作模式、稻鳖共作模式和稻蟹共作模式进行田间试验,从系统甲烷排放、土地生产力、N资源利用三个方面对系统生态效应进行了分析,主要得到以下研究结果：(1)中国大陆2009-2010年稻田养殖总面积1332.9k·ha,占水稻总面积的4.48%,其分布主要受到降雨量和灌溉面积的影响,61.5%分布在水源丰富的华中单双季稻稻作区。(2)与水稻单种相比,稻鱼共作系统甲烷排放通量降低26%；在总N投入一定的情况下,稻鱼共作系统甲烷排放通量随化肥N比例升高(饲料N比例降低)而降低。整合分析也得到了类似的结果,发现在N投入高于62kg·ha-1时,稻田甲烷排放通量随着N投入的增加而降低。(3)在稻鱼共作系统化肥N和饲料N配比试验中,总N投入不变时,降低化肥N的投入,水稻产量没有显著变化,鱼的产量显著增加；与水稻单种和蟹单养相比,稻蟹共作水稻产量和蟹产量都显著增高；在没有化肥和农药投入的情况下,稻鳖共作额外输出了水稻产量,甲鱼产量也显著增加。以上结果表明,稻田养殖提高了系统生产力,降低了对外源化学品的依赖,具有更高的系统稳定性。(4)稻鱼共作系统化肥N和饲料N配比试验中,稻鱼共作各处理N利用率均达到90%左右,显著高于鱼单养(17.3%±0.017)；稻蟹共作的总N利用率比蟹单养高出34%左右,水稻N占化肥N比例(90.1%)也高于水稻单作(70.4%)；稻鳖共作甲鱼N利用占饲料N比例(33.8%)高于鳖单养(26.4%)。说明稻田养殖模式提高了系统N素利用,减轻N素流失带来的环境污染风险。