长江流域是我国冬油菜主产区,同时也是油菜-水稻、小麦-水稻轮作体系的重要基地。菜籽油是我国传统的食用油,且近年来逐渐开发出油菜的多种功能。但自2011年起我国油菜种植面积和总产持续下滑,成本高、效益低等问题极大地限制了农民对油菜种植的积极性。因此,进一步明确油菜在轮作中的优势地位,将油菜纳入轮作种植体系,对油菜产业和农业的可持续发展有着十分重要的意义。为探索两种主要轮作体系间水稻产量的差异及其初步机制,本研究以长江流域油-稻、麦-稻两种主要的水旱轮作体系为研究对象,通过整理课题组已有肥料田间试验数据,同时收集文献数据,建立了油-稻与麦-稻轮作体系产量、施肥量、养分吸收量以及氮损失的相关数据库,通过数据的综合分析比较油-稻与麦-稻轮作体系水稻产量差异及其对氮肥的响应,同时对土壤化学肥力进行综合评价,并针对两者的差异进一步分析了轮作体系间的养分收支,辅助化感培养试验初步探讨了油菜培肥养地的机制。获得的主要结果如下:1.不同的轮作体系水稻产量有着显著的差异。尤其是在不施氮条件下,油-稻轮作水稻产量（6469 kg/hm²）较麦-稻轮作（6049 kg/hm²）高420 kg/hm²。达到95%最高产量时,油-稻轮作体系氮肥用量为168 kg N/hm²,明显低于麦-稻轮作（180 kg N/hm²）。最佳经济产量和施氮量与此呈现类似的规律。在获得同等的水稻产量水平下,油-稻轮作表现出了更好的节肥效果。与麦-稻轮作相比,油-稻轮作土壤有机质、全氮和碱解氮含量分别高出14.2%、10.4%和25.1%,油-稻轮作土壤综合属性得分（0.129）明显高于麦-稻轮作（-0.128）。2.秸秆不还田时,油-稻轮作体系的养分收支为51.8 kg N/hm²、58.4 kg P₂O₅/hm²和-145.0 kg K₂O/hm²,麦-稻轮作体系为-0.4 kg N/hm²、53.3 kg P₂O₅/hm²和-138.3 kg K₂O/hm²。钾素均处于亏缺状态,油-稻轮作体系土壤氮素盈余,麦-稻体系持平或略有亏缺。秸秆还田时,油-稻轮作体系的养分收支为147.5 kg N/hm²、93.1 kg P₂O₅/hm²和229.0 kg K₂O/hm²,麦-稻轮作体系为107.2 kg N/hm²、90.2 kg P₂O₅/hm²和178.0 kg K₂O/hm²。两种轮作体系氮、磷、钾均表现为盈余。3.两种轮作体系间氮损失没有显著差异。轮作体系周年平均氮素损失量为82.24-83.20 kg N/hm²,占周年施氮量的21%;各种氮损失途径占周年施氮量比例为NH₃挥发（12.0%）>淋溶（3.8%-4.8%）≈径流（4.0%-4.5%）>N₂O排放（0.9%）。水稻季的氮素损失量约为旱季的2倍。通过文献分析,建立了两种轮作体系氧化亚氮排放、氨挥发与施氮量的定量方程。通过优化施肥,水稻、油菜和小麦三种作物体系均具有较大的温室气体减排潜力,分别可以减少长江流域温室气体排放量2.3 Tg CO₂ eq、0.69 Tg CO₂ eq和0.44 Tg CO₂ eq。4.两种秸秆腐解液对水稻种子发芽均未表现出显著的影响。秸秆还田量为100和500 kg/亩时,油菜秸秆腐解处理水稻地上部干重和株高明显高于小麦秸秆腐解处理;蒸馏水腐解条件下,油菜秸秆处理水稻地上部干重较小麦秸秆处理高出10.7%-44.4%;营养液腐解条件下,油菜秸秆处理水稻地上部干重较小麦秸秆处理高出2.2%-12.1%。不同秸秆腐解液养分间的差异是影响水稻幼苗生长的重要因素。同时,油菜秸秆腐解产生的化感物质能够更好地促进水稻生长。综上所述,油-稻轮作体系水稻产量较麦-稻轮作高出420 kg/hm²。油-稻轮作较高的土壤化学综合肥力是造成两种轮作体系差异的主要原因。其中,油菜季具有更多的氮素盈余供给后季水稻利用。除养分因素外,前季种植油菜还能够产生相应的化感物质促进水稻的生长。