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农业生态系统碳氮磷的迁移转化过程在生物地球化学循环、多元素平衡和养分限制等方面起着至关重要的作用,同时也可以揭示变化环境下生态系统功能和稳定的维持机制。随着我国粮食生产重心北移,黑龙江省逐渐成为我国主要粮食生产基地和粮食战略储备基地,农业水资源消耗日益增加和化肥施用量过多严重制约当地稻田生态系统的可持续发展,不仅降低水肥利用率,氮磷大量流失还会导致河流湖泊富营养化、地下水污染等环境问题。本研究为探明不同水氮管理模式下黑土稻田氮磷径流流失、渗漏淋失特征、水稻产量形成和氮磷吸收利用规律、植株和土壤碳氮磷累积和化学计量关系,试验设置常规淹灌（F）、浅湿灌溉（W）和控制灌溉（C）3种灌溉模式,0、85、110、135 kg/hm~2（N0、N1、N2、N3）4个施氮量水平,共12个处理,研究不同水氮管理模式下,水稻生育期内稻田田面水、渗漏水氮磷动态变化、氮磷输出负荷与流失率;水稻干物质、产量、氮磷吸收转运、水分和氮磷利用效率;植株碳氮磷含量、累积量、分配比例、化学计量比以及氮磷养分限制状况;0～60 cm土层土壤碳氮磷含量、储量、化学计量比、层化率;并利用模糊物元-熵权模型对7种指标进行综合评价,筛选最优水氮管理模式。为建立区域性节水节肥、增产、减排的高效水氮管理方式提供理论依据与技术参考。主要结论如下:（1）稻田田面水TN、NH4+-N和NO3--N浓度变化趋势相似,施肥后第1 d浓度达到峰值,7 d后逐渐趋于稳定。控制灌溉模式田面水TN、NH4+-N、NO3--N平均浓度比浅湿灌溉提高23.63%、10.19%、10.50%,比常规淹灌提高32.01%、22.23%、5.63%。施氮处理显著提高田面水TN、NH4+-N和NO3--N浓度（P＜0.05）。TP、DP浓度总体变化趋势相似,施基肥后第1 d浓度达到峰值,浓度随水稻移栽后天数减小,第17 d降至峰值浓度的1/5以下。控制灌溉模式,田面水TP、DP平均浓度比浅湿灌溉提高10.75%、5.84%,比常规淹灌提高18.50%、23.77%。施氮对田面水TP、DP浓度影响不显著（P＞0.05）。NH4+-N、PP是田面水氮素、磷素的主要形态。常规淹灌模式TN、TP径流平均流失量比浅湿灌溉分别提高16.51%、20.53%,比控制灌溉分别提高81.07%、72.90%。TN、NH4+-N、NO3--N径流流失量随施氮量增大而增大,TP、DP径流流失量随施氮量增大并没有呈现明显规律。（2）稻田渗漏水TN、NH4+-N和NO3--N浓度变化趋势相似,施肥后第3 d浓度达到峰值,在施肥7 d后逐渐趋于稳定。控制灌溉模式,渗漏水TN平均浓度比浅湿灌溉提高16.89%,比常规淹灌提高104.46%。常规淹灌模式,渗漏水NH4+-N平均浓度比浅湿灌溉和控制灌溉分别提高87.09%、54.62%。施氮处理显著提高渗漏水TN、NH4+-N和NO3--N浓度（P＜0.05）。水稻渗漏水TP、DP浓度总体变化趋势相似,施基肥后第5 d浓度达到峰值,浓度随水稻移栽后天数减小,7 d后降至较低水平。常规淹灌模式,渗漏水TP平均浓度比浅湿灌溉提高34.95%,比控制灌溉提高26.41%,N1、N2、N3处理渗漏水TP平均浓度比N0处理降低8.11%～13.37%。NO3--N、DP是渗漏水氮素、磷素的主要形态。常规淹灌模式TN、TP渗漏平均淋失量比浅湿灌溉分别提高7.19%、57.30%,比控制灌溉分别提高11.03%、57.47%。氮素渗漏淋失量随施氮量增大而增大,施氮处理TP、DP渗漏淋失量均小于不施氮处理。（3）常规淹灌和浅湿灌溉模式下,水稻地上部各器官干物质累积量随施氮量的增加而增大,而控制灌溉模式,随施氮量的增加先增大后减小;水稻地上部不同器官氮磷累积量随施氮量的增加而增大,相同施氮水平,控制灌溉模式的叶、茎鞘和穗氮素累积量较常规淹灌提高了27.80%～43.42%、18.32%～24.97%、13.85%～24.25%,较浅湿灌溉提高了0.96%～13.18%、10.73%～12.86%、10.53%～12.61%;常规淹灌处理相同施氮量下的叶、茎鞘和穗的磷素累积量较控制灌溉提高4.57%～15.30%、12.55%～24.90%、8.56%～13.44%;浅湿灌溉处理相同施氮量下的叶、茎鞘和穗的磷素累积量较控制灌溉提高1.46%～12.64%、1.55%～10.13%、0.13%～5.54%。3种灌溉模式下,水稻地上部干物质、氮磷累积速率均随施氮量的增加而增大,控制灌溉模式干物质、氮素累积速率高于浅湿灌溉和常规淹灌模式,常规淹灌模式磷素累积速率高于控制灌溉和浅湿灌溉。干物质、氮磷累积始盛期随施氮量增加而提前。水稻植株平均氮素累积速率达到峰值时间比平均干物质、磷素累积速率达到峰值时间提前11.39、15.75 d。相较于常规淹灌和浅湿灌溉模式,控制灌溉模式更有利于提高水稻产量,其中CN2处理产量最大,CN2和CN3处理水稻产量差异不显著（P＞0.05）。控制灌溉模式显著提升氮肥农学利用效率、氮肥偏生产力、磷肥偏生产力。相同灌溉模式下,叶、茎鞘氮素转运率以及穗部氮素转运贡献率随施氮量增加而减小。相同灌溉模式下,磷转运量和穗部磷增加量随施氮量的增加而增大,叶片磷转运率低于茎鞘磷转运率,常规淹灌模式茎鞘磷转运量和穗部增加量高于浅湿灌溉、控制灌溉。（4）不同水氮管理模式下,生育期内茎鞘碳氮磷含量分别为35.87%～39.43%、0.44%～2.19%、0.14%～0.32%,叶碳氮磷含量分别为36.34%～40.83%、0.76%～3.70%、0.14%～0.36%,穗碳氮磷含量分别为37.05%～41.72%、0.82%～1.63%、0.24%～0.39%。控制灌溉可提高拔节孕穗期至成熟期碳氮累积量,常规淹灌生育期内磷累积量始终高于浅湿灌溉和控制灌溉。3种灌溉模式下,成熟期N1、N2、N3处理较N0处理碳累积量分别提高31.46%、52.55%、57.37%,氮累积量分别提高52.98%、117.63%、144.88%,磷累积量分别提高50.28%、79.85%、93.89%。水稻茎鞘碳氮磷分配比例先增后减,叶碳氮磷分配比例持续减小,穗碳氮磷比例持续增加。与常规淹灌和浅湿灌溉相比,控制灌溉模式对水稻植株碳含量影响较小,但能提升水稻植株生长中后期氮含量,并降低植株磷含量,从而降低水稻植株C/N,提高水稻植株C/P和N/P。施氮处理显著提高水稻植株氮含量,小幅提升水稻植株磷含量,对水稻植株碳含量影响相对较小,进而降低水稻植株C/N、C/P,提高水稻植株N/P。常规淹灌和浅湿灌溉模式下,水稻地上部植株从磷限制过渡到氮磷共同限制再到氮限制状态,控制灌溉模式下,水稻地上部植株仅从磷限制过渡到氮磷共同限制状态。（5）相同灌溉模式下,水稻收获后土壤有机碳（SOC）、土壤总氮（STN）、土壤总磷（STP）含量和储量随土层深度增加而降低,SOC、STN含量和储量随施氮量增加而增加,STP含量和储量随施氮量增加而降低;相同施氮量,常规淹灌各土层SOC、STN含量和储量高于浅湿灌溉、控制灌溉,控制灌溉各土层STP含量和储量高于浅湿灌溉、常规淹灌,水氮交互效应对SOC、STN、STP含量和储量影响不显著（P＞0.05）。研究区0～60 cm土层土壤C/N、C/P、N/P平均值分别为16.18、28.71、1.84,其中C/P、N/P低于全国农田土壤平均值。土壤C/N随土层深度增加逐渐升高,随施氮量增加而降低,土壤C/P、N/P随土层深度增加逐渐降低,随施氮量增加而升高;常规淹灌各土层C/N、C/P、N/P高于浅湿灌溉、控制灌溉。施氮能提升不同土层平均SOC、STP含量和储量、C/N层化率。黑土稻田选择适宜水氮管理模式可以在维持土壤肥力的同时增加水稻产量、提升水分、氮磷利用效率,并降低氮磷流失风险,通过模糊物元-熵权模型筛选发现CN2处理最优,即控制灌溉模式配施110 kg/hm~2氮肥可以达到节水节肥、增产、减排的目的,能够作为黑土区经济适用的水稻水氮管理模式进行推广。