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保护性耕作下土壤碳固定和温室气体排放效应是近年来国内外开始关注的热点研究问题。本文以河北麦玉两熟区和湖南双季稻三熟区保护性耕作多年定位试验为基础，对其土壤有机碳库、农田温室气体排放规律、农田综合温室效应和农田生态系统碳排放进行了研究，并在此基础上估算了河北和湖南两地区保护性耕作温室效应减排贡献。主要结论如下：
(1)两个区域土壤总有机碳都表现为随土层的加深而减少，少免耕和秸秆还田提高土壤表层总有机碳，翻耕和旋耕提高土壤耕层总有机碳；两个区域土壤活性碳变化不全相同，麦玉两熟区少免耕提高表层土壤活性碳，秸秆还田提高耕层土壤活性碳；双季稻三熟区少免耕和秸秆还田提高土壤各层活性碳。麦玉两熟区农田采用保护性耕作能缓冲由于耕作造成的碳库管理指数降低，双季稻三熟区农田少免耕提高土壤0-20cm各项碳库管理指标。等深度方法下，麦玉两熟区保护性耕作3年后农田土壤有机碳密度有所增加，少免耕土壤有机碳密度年增加量分别为0.50 MgC·hm<-2>和0.13 Mg C·hm<-2>；双季稻区保护性耕作1年后农田土壤有机碳密度也有所增加，免耕年增加量为7.44 MgC·hm<-2>。等质量方法下，麦玉两熟区农田少免耕土壤碳密度分别增加0.36 MgC·hm<-2>和0.17 Mg C·hm<-2>，双季稻三熟区旋耕增加2.63 Mg C·hm<-2>。
(2)利用静态箱法对保护性耕作下三种温室气体排放通量进行测定。结果表明，麦玉两熟区农田温室气体排放以CO<,2>为主，CO<,2>排放通量呈明显的季节性变化，表现为小麦耕作播种后迅速降低至小麦返青后才逐渐升高并在小麦拔节期达到高峰，随后再下降直到玉米拔节期再达到高峰的变化趋势，CO<,2>排放通量高峰出现在耕作后、小麦拔节期和玉米拔节期。少免耕降低麦玉农田CO<,2>排放量和玉米田N<,2>O排放量，尤其是免耕显著降低小麦田CO<,2>排放量；秸秆是否还田对麦玉农田CO<,2>排放量影响不大，但却降低小麦田N<,2>O排放量。
双季稻三熟区农田温室气体中以CH<,4>为主，早晚稻田CH<,4>排放通量高峰均在水稻分蘖期，而在晒田期及其以后的水稻生殖生长期排放都很低。免耕降低全年CH<,4>排放量和早晚稻田N<,2>O排放量，旋耕降低冬闲田N<,2>O排放量；秸秆还田增加晚稻和冬闲田CH<,4>排放量，但秸秆是否还田对稻田N<,2>O排放量不具有明显的影响。
(3)农田综合温室效应评价表明，麦玉两熟区农田温室气体以CO<,2>为主，双季稻三熟区农田温室气体以CH<,4>为主。同时利用West提出的农田投入碳排放方法，估算了保护性耕作下农田生态系统碳排放量，得出如果将河北省现有的传统翻耕地全部改为旋耕地或免耕地则农田生态系统碳排放量将减少3.83Tg/a和8.06Tg·a<-1>，旋耕和免耕分别比翻耕降低13.60％和28.97％。目前湖南省稻田耕作措施一般为早稻翻耕晚稻旋耕秸秆还田，如果将其全部变为免耕地则农田生态系统碳排放量减少6.29Tg/a-11.14Tg·a<-1>，分别比翻耕和旋耕降低28.22％和56.92％。