سیستم های مختلف زهکشی اثرات متفاوتی بر بیلان آب و مواد غذایی و عملکرد محصول در اراضی کشاورزی دارند. این مساله تاکنون به طور جامع در شالیزارهای تجهیز و نوسازی شده مورد بررسی قرار نگرفته است. در این تحقیق، اثر سیستم های زهکشی سطحی و زیرزمینی بر مولفه های بیلان آب، نیتروژن و فسفر و عملکرد برنج و کلزا در 5/4 هکتار از اراضی شالیزاری تجهیز و نوسازی شده دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در طول دو فصل کشت متوالی برنج و کلزا از تیر 1390 تا اردیبهشت 1391 بررسی شد. تیمارهای مورد آزمایش شامل سه تیمار زهکشی زیرزمینی معمولی با عمق 9/0 متر با فاصله زهکش 30 متر (d0.9l30)، عمق 65/0 متر با فاصله زهکش 30 متر (d0.65l30) و عمق 65/0 متر با فاصله زهکش 15 متر (d0.65l15)؛ یک تیمار زهکشی زیرزمینی دو عمقی با فاصله زهکش 15 متر و اعماق نصب 65/0 و 9/0 متر به صورت یک در میان(bilevel) و سیستم زهکشی سطحی (control) با عمق 2/1 متر بود. غلظت نیتروژن و فسفر زه آب زهکش های زیرزمینی، رواناب سطحی، عصاره اشباع خاک، خاک، گیاه و آب آبیاری و باران در زمان های مورد نظر در مدت مطالعه، اندازه گیری شد. عمق سطح ایستابی و دبی زهکش ها در زمان-های زهکشی میان فصل و پایان فصل کشت برنج و در طول فصل کلزا به صورت روزانه تعیین شد. در زمان برداشت، برخی شاخص های گیاهی از جمله، ارتفاع بوته، طول خوشه اصلی، طول برگ پرچم، عملکرد کاه، عملکرد بیولوژیک و عملکرد محصول تعیین شد. در طول مدت تحقیق، کل تلفات فسفر در تیمارهای d0.9l30، bilevel، d0.65l30، d0.65l15 و control به ترتیب معادل 9/3، 4/3، 9/5، 4/5 و 6/118 کیلوگرم در هکتار سوپرفسفات تریپل و کل تلفات نیتروژن به ترتیب معادل 5/73، 1/81، 5/93، 7/86 و 539 کیلوگرم در هکتار اوره بود. عملکرد دانه برنج در تیمارهای زهکشی زیرزمینی 92/0 تا 65/1 تن در هکتار بیشتر از مقدار متناظر در تیمار زهکشی سطحی بود. کمترین و بیشترین عملکرد دانه کلزا برابر 688 و 1129 کیلوگرم در هکتار بود که به ترتیب مربوط به تیمارهای d0.9l30 و d0.65l15 بود. متوسط مقادیر عمق سطح ایستابی اندازه گیری شده در فصل کلزا در چاهک های مشاهده ای معرف تیمارهای d0.9l30، bilevel، d0.65l30 و d0.65l15 به ترتیب برابر 1/2، 15، 1/24 و 4/32 سانتی متر بود. مقایسه اعماق سطح ایستابی و دبی اندازه گیری شده با نتایج شبیه سازی های مدل drainmod نشان داد که این مدل علی رغم پیش بینی روند تغییر پارامترهای مورد نظر، از کارآیی لازم برای پیش بینی دقیق آن ها دبی برخوردار نبود. براساس نتایج، مدیریت آب از طریق سیستم های زهکشی زیرزمینی دارای عمق و فاصله مناسب در مقایسه با سیستم زهکشی سطحی، می تواند ضمن فراهم نمودن شرایط کشت زمستانه، اثرات منفی دفع مواد غذایی از اراضی شالیزاری به منابع آب سطحی و زیرزمینی را کاهش دهد.