太湖地区集约化稻田土壤冬季种植绿肥，植稻前还田，减少稻田化学氮肥施用量，既保持了稻田生产力，又能降低农田面源污染，实现农业的可持续发展。本论文通过田间试验，利用15N自然丰度法评估了太湖地区两种典型水稻土冬季种植紫云英和蚕豆两种绿肥在生长期的固氮特性、固氮量，以及磷钾肥施用对紫云英和蚕豆的生物量、固氮率、固氮量的影响；研究不同轮作方式和施氮量下土壤供氮能力的变化；监测了稻季不同轮作制度和施肥下稻田耕层土壤溶液和渗漏液可溶性氮磷的动态变化；综合评价了集约化稻田不同轮作方式的经济、生态和环境效益。主要研究结果如下：　　 (1)利用15N自然丰度法测得稻田紫云英和蚕豆地上部生长期的固氮率先增加后减小。乌栅土上紫云英地上部固氮率由苗期49.5％，在盛花期增加到最大为75.8％，蚕豆地上部盛花期最大为88.3％。结荚期紫云英和蚕豆亦有较大的固氮率。不施磷钾肥处理，乌栅土上紫云英和蚕豆整体固氮量分别为54.1 kg ha-1和70.8kg ha-1，同时收获的青蚕豆固氮量为38.1kg ha-1。肥力较高的乌栅土上紫云英和蚕豆的固氮率和固氮量一般高于垅泥土的。施磷钾肥能够提高稻田紫云英和蚕豆的生物量、固氮率和固氮量。　　 (2)不同种植制度下，施化学氮肥240kg ha-1时，水稻平均产量高低顺序为紫云英-水稻>蚕豆-水稻>小麦-水稻>休闲-水稻，但当紫云英-水稻和蚕豆-水稻轮作施化学氮肥120kg ha-1，既可保证水稻高产，又少施化学氮肥60％。由水稻产量构成因素看，绿肥还田既可减少氮肥用量，又可增加水稻有效穗数，籽粒含氮量，提高水稻产量和化学氮素利用率。从经济、生态、环境效益综合评价，蚕豆-水稻轮作经济和生态环境效益均最好，紫云英-水稻轮作和休闲-水稻轮作经济效益低于小麦-水稻轮作，但由于冬季氮磷流失风险小，其生态环境效益好。　　 (3)不同轮作方式对稻季生长期土壤溶液NH4+-N、NO3--N浓度没有显著影响。紫云英和蚕豆还田后，土壤溶液NH4+-N浓度随施化学氮肥量增加而增加。相关分析表明，紫云英和蚕豆还田，稻季土壤溶液NH4+-N、NO3--N和DTN浓度平均值与化学氮肥用量显著相关(p<0.05)，r分别为0.93和0.97、0.92和0.93、0.89和0.98。不同轮作方式和不同施肥对土壤溶液TP浓度没有明显影响。　　 (4)相同氮肥用量。(240kg ha-1)下，不同轮作方式对田面水NH4+-N、NO3--N和TN浓度没有明显影响。田面水NO3--N浓度施肥后范围为0.18～3.74 mg L-1，变化较小，NH4+-N浓度范围为0.09～20.52 mg L-1，变化较大。相关分析表明，紫云英和蚕豆还田后田面水NH4+-N浓度平均值与化学氮肥用量显著相关(p<0.05)，r均为0.98，其田面水NH4+-N浓度随氮肥量增加而增加。NO3--N和TP浓度与施肥量没有明显影响。　　 (5)不同轮作方式和施肥下稻季100 cm土壤渗漏液NO3--N浓度较低，不同处理间无明显差异。紫云英和蚕豆还田后，水稻不施氮处理土壤渗漏溶液NH4+-N变化幅度较小，低于其他施化学氮肥处理，施氮肥300kg ha-1处理，土壤渗漏液NH4+-N浓度显著高于施氮肥0～240kg ha-1的处理。紫云英和蚕豆还田后，水稻施高量化学氮肥(300kg ha-1)，TN渗漏大大增大。