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高产高效措施把改进的作物栽培技术和优化的水肥管理措施有机地结合在一起。对于这种措施的评价不仅需要考虑其粮食产量和氮肥利用率，而且还需要考虑其环境影响。为此，本研究在中国科学院常熟国家农业生态试验站内利用田间小区和微区试验测定了高产高效措施下稻麦轮作体系的氨挥发、NO排放（在水稻生育期未测定）、氮素淋溶和径流损失;测定了稻田中藻类的生物量和氮素吸收量。研究结果表明: 在水稻生育期，对于施氮处理，每次氮肥施用后氨挥发均很快发生，并在第1日达到峰值，然后逐渐下降。氨挥发主要发生在氮肥施用后最初5～7日。氨挥发通量随时间的变化服从指数模型E(Yt)=β0exp(β1t)。氨挥发存在明显的季际和年际差异。与常规处理相比，2009和2010年高效处理氨挥发损失量分别降低了47.9～73.4％和39.6～54.1％，而高产处理分别增加了-14.5～12.6％和20.5～49.0％。氨挥发损失量随氮肥施用量的增加而增多。氨挥发通量与田面水中铵态氮的浓度呈线性正相关关系，与田面水的温度及pH值呈正相关关系。在小麦生育期，对于施氮处理，每次氮肥施用后氨挥发通量均逐渐增加，并在施肥后第3～5日达到高峰，此后逐渐降低直至下次氮肥施用。氨挥发一直持续至施肥后第8～10日。氨挥发具有明显的季际差异。与常规处理相比，高效处理氨挥发损失量减少了37.8％，而高产处理增加了33.8％。与水稻生育期相似，氨挥发损失量也随氮肥施用量的增加而增多。 在水稻生育期，高效处理和高产处理显著增加了粮食产量。与常规处理相比，2009年高效处理和高产处理水稻产量分别增加了6.70～12.3％和30.3～35.2％，2010年分别增加了9.50～18.5％和33.2～41.1％。这与高效处理和高产处理氮肥农学效率较高有关。高效处理和高产处理显著增加了作物氮素吸收量。与常规处理相比，2009年高效处理和高产处理作物地上部氮素吸收量分别增加了-1.66～8.56％和41.8～59.4％，2010年分别增加了9.91～29.6％和47.3～75.9％。高效处理和高产处理氮肥回收率在2009和2010年分别为38.7～41.3％和49.1～61.5％，均显著高于常规处理（30.1％和35.6％）。在小麦生育期，粮食产量随氮肥施用量的增加而增多。与常规处理相比，高效处理粮食产量减少了1.7％，而高产处理增加了6.7％。氮肥农学效率随氮素施用量的增加呈降低的趋势。在所有处理中，高产处理作物地上部氮素吸收量最高，高效处理和常规处理依次降低。高效处理的氮肥回收率最高，高产处理和常规处理依次降低。 NO排放的日变化模式与表层土壤温度基本一致。氮肥施用显著增加土壤NO排放。NO排放量随氮肥施用量的增加呈线性增加的趋势。在2009～2010年，基肥期NO累积排放构成了麦季NO排放的绝大部分。在2010～2011年，基肥期NO累积排放与第二次追肥期相近。在这两个麦季，第一次追肥后，NO排放通量均维持在低的水平。NO排放较大的时间变异性可能与氮肥管理、气候条件和土壤性质对NO排放的交互影响有关。NO排放因子平均为1.52％，变化范围为1.21～1.81％。 在水稻生育期，土壤水溶液中铵态氮、硝态氦和总氮浓度随时间的变化通常均表现为，在稻秧移栽初期较高，在水稻生育中后期较低。铵态氮浓度随土壤深度的增加而降低;30cm处硝态氮和总氮浓度与60cm处相近，均大于90cm处。土壤水溶液中的氮素主要以硝态氮的形式存在。与土壤水溶液中的氮素浓度一致，各处理间铵态氮淋溶损失量无显著差异;施氮处理间硝态氮和总氮淋溶损失量无显著差异，施氮处理均大于空白处理，2010年尤为显著。在小麦生育期，土壤水溶液中铵态氮的浓度在小麦生育前期较高，中后期迅速降低;硝态氮及总氮浓度的变化趋势与铵态氮刚好相反。处理间铵态氮浓度无显著差异，硝态氮及总氮浓度随氮肥施用量的增加而增加。与稻季相似，硝态氮也是土壤水溶液中氮素的主要存在形式。各处理间铵态氮淋溶损失量无显著差异。高效处理硝态氮和总氮淋溶损失量比常规处理分别低11.5％和4.96％，而高产处理比常规处理分别高20.6％和15.1％。 在水稻生育期，当径流发生在氮肥施用后最初10日内，径流中铵态氮和总氮的浓度明显较高。此后，铵态氮和总氮的浓度逐渐降低。硝态氮的浓度通常较低。与径流中氮素的浓度一致，高效处理铵态氮和总氮径流损失量均低于常规处理，而高产处理却高于常规处理。2009年高效处理铵态氮和总氮径流损失量比常规处理分别低32.1～35.3％和23.9％，2010年分别低32.5～33.8％和21.0～28.5％。与常规处理相比，2009年高产处理铵态氮和总氮径流损失量分别高10.3～72.3％和-4.00～23.9％，2010年分别高-1.30～20.8％和5.42～13.9％。降雨显著影响氮素径流损失。总氮径流损失量与田面水中总氮浓度呈线性正相关关系。在小麦生育期，径流中未检测出铵态氮。硝态氮浓度在整个小麦生育期的变化很小。施氮处理的总氮浓度在基肥期较高，在其余时期均较低。与径流液中氮素的浓度一致，施氮处理间硝态氮径流损失量无显著差异，而总氮径流损失量随氮肥施用量的增加而增多。与常规处理相比，高效处理总氮径流损失量低12.0％，而高产处理高31.0％。 稻田中的藻类具有明显的群落演替特征，水稻生育初期以球状藻为主，中后期则以丝状藻为主。藻类生物量随时间的变化符合生长曲线模式。藻类生物质干重在水稻生育期的变化范围分别为12～353kgha-1。藻类氮素固持量为0.4～11.0kgNha-1。15N微区试验结果显示，藻类15N固持量的变化范围为0.3～6.0kgNha-1，占氮素总固持量的54～68％，平均为57％。这表明，藻类固持的氮素大部分来源于氮肥。