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农田土壤固碳不仅能够减缓气候变化,而且对提高土壤肥力和作物生产力具有重要意义。但是,土壤有机碳只有具备一定的稳定性才能长期有效减缓气候变化。而且,土壤有机碳的稳定性决定其对未来气候变化的响应和反馈。大量研究证实,稻田土壤不仅有机碳含量高于旱地,而且固碳潜力较大,对减缓稻作系统的净温室效应具有重要作用。虽然稻田土壤有机碳含量高于旱地,但其较高的土壤有机碳能否长期保存,即稳定性如何,还不十分清楚。土壤有机碳的稳定性受环境条件和有机碳自身稳定机制的共同控制。稻田土壤有机碳较低的分解速率究竟是取决于其特殊的淹水条件还是有机碳的稳定机制,亦或是二者共同决定,目前还不是很清楚。稻田土壤较高的有机碳含量可以从两个方面来体现:一是与相应的旱地比;二是通过合理的农田管理措施,特别是有机施肥,提高土壤有机碳的含量。但是,与相应的旱地比,或是有机培肥后,稻田土壤较高的有机碳储量能否长期保存,其主要的调控机制是什么?明确这些问题有利于增强我们对稻田土壤固碳机理和有机碳稳定性调控机制的认识,研制适宜的土壤固碳减排耕作栽培技术措施。因此,本研究借助两个相邻的红壤性水田（双季稻）和旱地（双季玉米）长期施肥定位试验,估算水田和旱地有机碳的输入量和固碳效率（单位有机碳投入带来的固碳量）,明确水田较高的有机碳含量主要是由于有机碳输入数量的增加还是由于固碳效率的提高。其次,采用土壤培养法和化学氧化分组法,评价长期不同施肥下水田和旱地土壤有机碳稳定性的差异,采用不同的有机碳分组技术,揭示长期不同施肥下水田和旱地土壤有机碳稳定机制（团聚体物理保护和化学吸附）的差异。最后,开展不同水分和温度模式的土壤培养实验,揭示土壤水分和溫度对水田和旱地土壤有机碳稳定性的调控效应,明确水田和旱地土壤有机碳对未来气候变化的反馈。主要结果如下:（1）利用meta分析对我国长期田间试验（>5年）结果的分析表明,总体上,长期不施肥条件下（CK）,我国农田土壤有机碳和总氮的含量均呈下降趋势,但并未达到显著水平。长期化肥氮磷钾施用（NPK）和有机无机肥配施（NPKM）均能显著提高农田土壤有机碳和总氮的含量。CK处理下旱地土壤有机碳含量显著下降,而水田则呈增加趋势,但统计不显著。水田和旱地NPK和NPKM处理土壤有机碳含量均呈显著增加趋势。水田和旱地各处理土壤有机碳含量的增加幅度均随试验年限的延长而提高,但旱地NPK和NPKM处理土壤有机碳含量在超过20年后无显著变化,而水田则呈现出持续上升的趋势。（2）两个相邻的红壤性水田和旱地长期施肥定位试验表明,与初始值相比,不施肥条件下,长期旱地种植降低了土壤有机碳的含量,而长期水稻种植则大幅提高了土壤有机碳的含量。无论是水田和旱地,NPKM处理的土壤有机碳含量显著高于CK和NPK处理。与CK相比,长期氮磷钾配施显著提高了旱地土壤有机碳的含量,但是对水田无显著影响。水田各处理土壤的固碳效率均高于旱地。无论是水田还是旱地,NPKM处理的土壤固碳效率均显著低于NPK处理。土壤培养表明（30℃和60%持水量）,水田单位土壤碳含量的CO2累积排放量显著高于旱地,表明水田土壤有机碳的生物稳定性低于旱地。无论是水田还是旱地,与NPK相比,有机无机肥配施显著降低了土壤有机碳的稳定性,而CK和NPK处理之间土壤有机碳的稳定性无显著差异。（3）在化学氧化法下,水田土壤高活性有机碳、活性有机碳和低活性有机碳的含量均显著高于旱地,但惰性有机碳的含量差异不显著。无论是水田还是旱地,长期施肥对低活性有机碳和惰性有机碳的含量均无显著影响,有机肥施用主要是提高了土壤高活性有机碳和活性有机碳的含量。水田土壤活性碳库的比例（高活性有机碳和活性有机碳）高于旱地。无论是水田还是旱地,有机肥施用有提高土壤活性碳库的趋势,但差异未达到显著水平。因此,化学氧化法能够反映不同土地利用方式下（即水田和旱地）土壤有机碳稳定性的差异,但无法揭示出不同施肥方式的效应。（4）水田土壤大团聚体碳所占的比例显著高于旱地,而微团聚体碳的比例显著低于旱地。无论是水田还是旱地,大团聚体碳的比例均呈以下趋势:CK<NPK<NPKM,而微团聚体碳的比例则正好相反。水田和旱地之间以及不同施肥处理之间土壤粘粉粒碳所占的比重均无显著差异。水田土壤的粘粒含量显著高于旱地,但不同施肥处理之间差异不显著。水田土壤游离氧化铁的含量显著低于旱地,而不同施肥方式间无显著差异。（5）不同土壤水分（60%持水量和1 cm淹水层）和不同温度（20℃和30℃）模式下对水田和旱地长期不同施肥处理土壤进行的培养实验表明,增温显著提高了单位土壤碳含量的CO2排放量,而淹水显著降低了单位土壤碳含量的CO2排放量。水田单位土壤碳含量的CO2排放量显著高于旱地。无论是水田还是旱地,与CK和NPK处理相比,有机无机肥配施显著提高了单位土壤碳含量的CO2排放量,而CK和NPK处理之间差异不显著。仅有水田在20℃和30℃淹水条件下有显著的CH4排放,增温显著提高了单位土壤碳含量的CH4排放量。与CK和NPK处理相比,有机无机肥配施显著提高了单位土壤碳含量的CH4排放量。增温显著提高了单位土壤碳含量的全球增温潜势。淹水条件下单位土壤碳的全球增温潜势显著高于有氧条件下。水田土壤单位土壤碳含量的全球增温潜势显著高于旱地。无论是水田还是旱地,与CK和NPK处理相比,有机无机肥配施显著增加了单位土壤碳含量的全球增温潜势。（6）淹水条件下,土壤CH4排放对温度的敏感性(Q10)显著高于CO2排放。NPKM处理CH4排放的Q10显著高于NPK处理。土壤总碳排放的Q10与土壤CO2排放的Q10的变化趋势相同:淹水显著降低了土壤CO2排放的Q10;水田土壤CO2排放的Q10显著低于旱地;无论是水田还是旱地,NPKM处理土壤CO2排放的Q10显著低于CK和NPK处理,而CK和NPK处理之间无显著差异。淹水条件下土壤全球增温潜势的Q10显著高于有氧条件下。旱地NPKM处理土壤全球增温潜势的Q10显著小于NPK处理,而水田无显著差异。土壤总碳排放的Q10与土壤有机碳含量呈显著的负相关关系。土壤总碳排放的Q10与土壤有机碳的芳香度呈显著的正相关关系,而与土壤有机碳中烷氧碳的比例呈显著的负相关关系。因此,水田不仅有机碳含量较高,而且比旱地具有更强的固碳能力,更长的固碳期限和更高的固碳效率。水田土壤有机碳的稳定性低于旱地,有机肥虽然提高了土壤有机碳的含量,但是降低了有机碳的稳定性。水田土壤有机碳较低的稳定性可能与其较高的大团聚体碳比重、较低的氧化铁含量及较低的有机碳分解程度有关。因此,水田较高的固碳效率主要是因为其淹水条件,而非有机碳自身的稳定性。温度、土壤水分条件和施肥措施对土壤有机碳的分解具有显著的互作效应。