为进一步明确有机肥替代化肥和秸秆还田对双季稻产量、养分吸收和土壤养分及其对稻田温室气体排放的影响,以期为双季稻区有机物料合理利用提供技术支撑。本研究于连续两年在安徽省水稻主产区布置田间试验。试验设置4个处理,分别为:不施肥(CK)、单施化肥(F)、有机肥替代化肥(FM)、单施化肥+秸秆还田(FS)。对比研究不同处理下双季稻产量、养分吸收以及土壤养分的差异,并且对有机替代后综合温室效应进行评估,得出以下结论:(1)与单施化肥相比,有机肥替代化肥施用后可以提高水稻产量,主要表现在晚稻季,连续2年晚稻产量分别提高1.76%和9.79%,2018年水稻周年产量显著增加8.24%;秸秆还田处理除第1季外,连续3季双季稻产量提高2.59%～10.11%,后2季差异达到显著水平(P<0.05)。(2)与不施肥相比,各施肥处理显著提高水稻秸秆籽粒中氮、磷、钾养分累积量。较单施化肥而言,有机肥替代化肥后双季稻系统周年水稻地上部氮、磷、钾养分累积量分别提高1.85%、9.14%和9.00%;秸秆还田后周年水稻地上部氮、磷、钾养分累积量分别提高0.78%、1.71%和8.39%。(3)与单施化肥相比,有机肥替代化肥处理后,土壤有机质、全氮和有效磷含量分别提高3.79%、4.32%和68.93%,其中有效磷含量差异达到显著水平(P<0.05);秸秆还田处理土壤有机质和全氮含量分别提高2.03%和2.16%;土壤有效磷和速效钾含量分别显著提高57.77%和17.31%(P<0.01)。土壤养分含量和水稻产量之间相关性分析结果表明,双季稻产量和土壤各养分含量均达到了显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的正相关,晚稻平均产量与各土壤养分相关性最高。(4)与常规化肥相比,有机肥替代化肥后稻田CH4周年累积排放量提高7.67%,N2O周年累积排放量显著降低25.32%。从不同时期来看,有机肥替代化肥CH4排放在早稻季增加11.8%,晚稻季仅增加3.5%,有机肥集中于早稻季施用,可以减缓CH4排放增加幅度。进一步利用全球增温潜势来衡量有机肥替代化肥的温室效应。结果表明,与单施化肥相比,有机肥替代化肥增加稻田增温潜势,同时周年产量显著增加7.10%,温室气体排放强度值降低3.70%。