稻田冬种复种能够提高复种指数,有利于提升作物产量、改良土壤和维持地力,促进农业资源的高效循环利用,保障农业健康可持续发展。本研究通过连续两年(2013-2015年)的田间定位实验,设置了冬闲-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻、大蒜-双季稻、紫云英-双季稻→油菜-双季稻五个处理,分析研究了不同冬种复种方式下双季稻产量、土壤生态环境和系统能流物流特征,结果表明:1.稻田冬种复种能够提高水稻产量。与冬闲对照处理相比,稻田冬种作物能够改善水稻产量构成因素,促进水稻生长发育,获得较高的群体干物质重,从而提高水稻产量,年均产量增产0.15%~3.95%,以大蒜-早稻-晚稻表现较好。2.稻田冬种复种能够改善土壤生态环境。相较于冬闲田,一是稻田冬种作物有利于提高土壤有机质、全氮和碱解氮含量,对于维持速效养分有积极作用,还能改善稻田土壤通气性,增加微生物数量,提高土壤转化酶活性、脲酶活性和过氧化氢酶活性;二是稻田冬种作物对土壤总有机碳和活性有机碳均有显著的促进效果,不同处理间土壤活性有机碳含量的变化幅度大于总有机碳,说明土壤活性有机碳对复种方式的响应比有机碳敏感。碳库管理指数以大蒜-早稻-晚稻处理最高,且稻田冬种作物处理均要高于冬闲对照,增幅为17.40%~31.07%。可见种植冬季作物对于提高土壤碳库指数和碳库管理指数较冬季空闲更具积极意义。同时不同土壤活性有机碳之间关系密切,相互间有转化作用。三是稻田冬种作物提高了无机氮、可矿化氮及微生物量氮含量,对土壤地力的维持有积极效果,以紫云英-早稻-晚稻模式表现较好。3.稻田冬种复种能够促进农田生态系统的能量流动和物质循环。与冬闲相比,稻田冬种作物提升了稻田系统的总初级生产力水平和光能利用效率,增幅分别为24.64%~46.20%、24.44%~46.67%。能流循环指数以紫云英-双季稻复种模式最高,达到0.868,说明紫云英-双季稻复种系统要比其他复种系统更稳定。各处理的N素、P素、K素均有盈余,呈正平衡状态,有利于土壤氮素、磷素和钾素的良性循环。从输出/输入和归还/输入比例来看,均是以紫云英-双季稻表现较好。总的来看,综合这三个方面,紫云英-早稻-晚稻和大蒜-早稻-晚稻这两种种植模式表现较好,是适合推广应用的双季稻田冬季农业开发循环模式。