本研究利用江苏和湖南两地的水稻土长期定位试验，采用好气和淹水密闭培养试验、稳定性碳同位素自然丰度方法及土壤结合态腐殖质分组提取等途径，深入研究了长期施肥条件下水稻土有机碳、氮素以及稳定性碳同位素自然丰度(δ13C)的剖面分布特性；施肥和温度对土壤有机碳和氮素矿化动态的影响；土壤不同组分结合态腐殖质的组成结构变化；作物产量稳定性及其与土壤养分变化的关系等内容，获得以下结果：　　 长期施肥使水稻土表层有机碳含量显著升高，施有机肥和秸秆还田比仅施化肥更能促进表土有机碳的累积。太湖水稻土施化肥处理10～30 cm土层有机碳含量相对稳定，而施有机肥处理20～40 cm土层有机碳含量相对稳定。施有机肥土壤上层有机碳的累积速度较快，而施化肥土壤有机碳向下的迁移量相对较多。秸秆还田对红壤水稻土有机质的累积作用明显优于仅施化肥处理，其影响范围在0～30 cm的上层土壤。两个长期定位点，0～25 cm和0～50 cm土层施有机肥或秸秆还田处理的有机碳密度高于仅施化肥处理，且施肥使土壤上下层有机碳变异幅度增大。　　 两地长期定位点各施肥处理土壤有机碳的矿化动态基本相似，土壤在培养后的1～3周内逐渐达到较稳定的矿化速率。施肥使太湖水稻土有机碳的矿化速率显著提高，施有机肥的影响较大，最大矿化速率为MNP>MRN>MNPK_>M0，CNPK_>CNP>C0>CRN，各处理的平均矿化速率为CO255.36～75.46 ml kg-1 d-1，稳定矿化速率为CO210～20 ml kg-1 d-1。秸秆还田及其与化肥配施使湖南红壤水稻土有机碳矿化速率显著提高，而秸秆还田作用更明显。最大矿化速率为NP+C>CK+C>N+C>NPK+C>NP>N>NPK>CK，各处理的平均矿化速率为CO247.75～31.16 ml kg-1 d-1，稳定矿化速率为CO240～60 ml kg-1 d-1。两地水稻土不同处理的累积矿化量与培养时间分别呈极显著对数正相关和线性正相关。施有机肥或秸秆还田处理土壤有机碳的累积矿化量大于施化肥处理和对照。　　 太湖试验点随土层深度的增加各处理土壤剖面的δ13C值逐渐升高，变化范围在-24‰～-28‰。土壤剖面不同层次有机碳含量与δ13C值呈显著的线性负相关。0～20cm土层，施有机肥处理(M0、MNP和MNPK)和秸秆还田处理(MRN和CRN)的δ13C值明显降低。30～50 cm土层，除CRN外，施有机肥和化肥处理土壤δ13C值明显升高。湖南试验点各处理0～10 cm土壤δ13C值与对照的差异最大，而施化肥或秸秆还田处理之间差异不大。随土层深度的增加，土壤δ13C值逐渐升高，各处理与对照之间的差异减小。太湖试验点水稻土结合态腐殖质以紧结合态腐殖质(胡敏素)为主，含量约50％～60％，其余部分为松结合态和稳结合态腐殖质，两者比例大致均等。长期施肥对土壤松结合态腐殖质的影响较大，而稳结合态腐殖质和紧结合态腐殖质含量较稳定。不同处理松结合态腐殖质的主要成分为富啡酸(FA)，胡敏酸(HA)所占比例较小，施肥使两种腐殖酸的含量明显升高。土壤松结合态腐殖质HA/FA值明显低于稳结合态腐殖质HA/FA值，长期施肥使土壤松结合态腐殖质HA/FA值升高。　　 长期施化肥、有机肥或秸秆还田可以明显促进土壤氮素的积累，尤其是在0～20 cm土层范围。随着土壤深度增加，施肥水稻土C/N值逐渐降低。施有机肥或秸秆使太湖水稻土0～10 cm土层C/N降低，而20～50 cm土层的C/N升高。长期施NPK化肥使红壤水稻土C/N降低，而秸秆还田则使C/N值升高。太湖水稻土在10℃和30℃温度下的氮素矿化过程不同。在30℃下，土壤矿化过程达到稳定状态时间较短，且累积矿化量较高。在10℃下，矿化过程达到稳定则需较长时间，且后期速率高于30℃下的速率，但累积矿化量较低。低温条件对氮素矿化过程有抑制作用。湖南水稻土在两种温度下的氮素矿化曲线相似。30℃下水田土壤在56 d内矿化出来的矿质氮是10℃下的近两倍，且在两个温度下湖南水稻土累积矿化量和矿化率均高于太湖水稻土。在30℃下，两地试验点不同处理土壤氮素的累积矿化量与有效积温均有显著的线性关系。　　 统计表明，太湖试验点各处理在不同年份水稻和小麦产量有增加趋势，水稻的增产趋势明显，而小麦产量的年际波动较大。有机肥及秸秆还田对作物增产作用比仅施化肥明显。水稻产量的稳定性明显高于小麦，水稻和小麦对肥料中氮素的敏感程度较高。施化肥尤其氮肥可能是造成产量稳定性降低的因素。随着施肥年限的延长，土壤碳氮含量普遍显著升高。化肥处理土壤碳氮之间的相关性比有机肥处理明显，而小麦和水稻产量与土壤氮素之间的相关性较显著。