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稻田多熟制种植是增加粮食产量、提高稻田复种指数以及资源利用率的重要途径。本研究以双季稻为基础,通过冬闲季种植油菜、黑麦草、紫云英、马铃薯等作物,形成不同多熟制种植模式,分别为早稻-晚稻-油菜（稻稻油）、早稻-晚稻-黑麦草（稻稻草）、早稻-晚稻-紫云英（稻稻肥）、早稻-晚稻-马铃薯（稻稻薯）、以及早稻-再生稻-油菜（稻再生稻油）,并以冬闲为对照即早稻-晚稻-冬闲（稻稻闲）分析不同冬种作物对稻田温室气体排放、早晚稻产量及其构成因素以及土壤有机碳库的影响,为湖南双季稻区多熟制可持续发展提供理论支撑。主要研究结果如下:（1）不同冬季作物还田对早稻产量的增产效果不明显,但对晚稻具有明显的增产效应。综合来看,在短期内,5个冬季作物处理的水稻周年总产量差异不显著,与对照相比,其中以稻稻油的增产效果最好,为16217.17kg/hm2,比稻稻闲对照增加了10.00%;其次是稻稻薯处理（14868.49 kg/hm2）,增加了0.86%,其他处理增产效果不显著。（2）冬种作物还田短期内增加了稻田温室气体的排放量。与稻稻闲相比,冬种作物处理不同程度地提高了CH4和CO2的排放量。其中稻稻草的CH4排放量最高,比对照增加145.66%,稻稻肥次之,增加幅度为71.44%,稻稻油、稻再生稻油和稻稻薯处理则分别增加了17.31%、8.31%和4.20%。稻稻草CO2排放量最大,与对照相比提高27.60%,其次是稻稻油和稻稻肥,分别提高20.93%和17.45%,稻稻薯增幅最低,仅提高5.85%。试验期间N2O的排放量整体较低,与稻稻闲对照相比,稻再生稻油、稻稻油和稻稻薯增加N2O排放量,增加幅度分别为7.81%、7.43%和6.42%。（3）短期内冬种作物还田对温室气体排放强度无明显影响。短期内,各处理的产量温室气体排放强度顺序依次为稻稻草（2.63）>稻稻肥（1.98）>稻再生稻油（1.43）>稻稻油（1.30）>稻稻闲（1.19）>稻稻薯（1.14）,其中稻稻薯处理温室气体排放强度显著低于其他处理,表明冬种马铃薯秸秆还田能在一定程度上降低温室气体排放强度,是较好的还田作物。（4）冬种作物还田促进土壤有机碳（SOC）的累积。与稻稻闲对照相比,各冬种作物还田处理均提高了SOC含量,其中以稻再生稻油处理最高,含量为27.60g/kg,增加了8.36%,其次是稻稻草、稻稻肥和稻稻薯处理,分别增加7.32%、6.60%和5.70%,稻稻油处理的土壤有机碳积累效应最差,仅比对照增加1.63%。（5）冬种作物还田提高土壤活性有机碳（LOC）含量。与对照相比,不同冬种作物秸秆还田增加了不同土层的土壤活性有机碳含量,其中稻稻油处理含量最高,含量为6.11g/kg,增加了27.58%,其次是稻稻草、稻稻肥和稻稻薯处理,分别增加了13.83%、10.02%和0.23%,稻再生稻油处理含量最低。（6）总体上,随着土层的加深,各处理土壤碳库管理指数呈递减的趋势,同时随着试验的进行,与稻稻闲对照相比,不同冬季作物秸秆还田处理有效提高碳库管理指数,以稻稻油处理效果最佳,提高了54.99%,稻稻草、稻稻肥、稻稻薯处理效果次之,分别增加了28.35%、22.11%、8.63%,稻再生稻油处理效果最差。