全球变暖已经成为了人类可持续发展的重要挑战。农业被认为是重要的温室气体排放源，贡献了10％–12%的人为温室气体排放。以免耕和秸秆还田为核心的保护性耕作被认为是减缓农田温室气体排放的重要措施。尽管保护性耕作对作物产量、土壤有机碳库以及温室气体排放的影响已有大量的报道，但是多数研究者只关注了保护性耕作对单季作物的影响，对保护性耕作下稻麦系统的研究较少。同时，以往研究往往只在某一土壤条件下进行，而对不同土壤条件下的研究较少。此外，目前对保护性耕作的评价，多数研究者只考虑了保护性耕作对作物产量或成本投入或者温室气体排放的影响，缺乏更加全面的综合的评价。因此，本研究在不同土壤条件的两个试验点(花桥试验点，砂壤土；大法寺试验点，黏壤土)，设置了相同的裂区试验(耕作方式：常规翻耕与免耕；秸秆还田方式：秸秆还田与秸秆不还田)，共有4个处理，分别为：翻耕秸秆不还田(Conventional tillage and no straw returning, CTNS)、翻耕秸秆还田（Conventional tillage and straw returning, CTS）、免耕秸秆不还田（No–tillage and no straw returning, NTNS）与免耕秸秆还田（No–tillage and straw returning, NTS）。研究了保护性耕作对稻麦系统作物产量与固碳量、土壤有机碳库与温室气体排放的影响，并引入了不同的评价方式，分析了其对稻麦系统的综合影响。主要结果如下：　　1.两个试验点的研究结果均表明，免耕与秸秆还田均没有影响水稻和小麦的籽粒产量、秸秆产量、地上部分产量、地下部分产量以及总生物量。水稻和小麦各器官的含碳量均表现为：籽粒>秸秆>根系。免耕与秸秆还田均没有影响水稻和小麦的籽粒、秸秆、地上部分以及地下部分固碳量。　　2.经过两年的保护性耕作，在花桥和大法寺试验点免耕分别增加了土壤表层2–1 mm团聚体含量7%(p<0.05)和4%(p<0.05)，秸秆还田分别增加了土壤2–1 mm团聚体含量4.9%和5.6%。说明了免耕和秸秆还田保护了土壤表层团聚体结构，有利于土壤有机碳的稳定。虽然耕作方式并没有影响并没有影响土壤2–1 mm团聚体组分有机碳的含量，但是秸秆还田显著增加了土壤2–1 mm团聚体组分有机碳的含量。花桥试验点和大法寺试验点秸秆还田处理土壤2–1 mm团聚体组分有机碳的含量分别是秸秆不还田处理的1.07与1.10倍。而免耕并没有影响土壤2–1 mm团聚体组分有机碳的含量。说明秸秆还田后使更多的新鲜有机质进入土壤大团聚体中，增加了土壤的固碳潜力。　　3.两年两个试验点的结果均表明，保护性耕作增加了土壤活性有机碳的含量，改善了土壤碳库特性。在花桥试验点，耕作方式与秸秆还田均影响了土壤可溶性有机碳(Dissolved organic carbon，DOC)含量。免耕下平均DOC含量为翻耕下的1.04–1.08倍；秸秆还田比秸秆不还田增加了土壤平均DOC含量15.7%–22.8%(p<0.05)。在大法寺试验点，.秸秆还田下稻季和麦季 DOC的平均含量分别是秸秆不还田下的1.34和1.47倍。两个试验点的数据均表明，保护性耕作的第一年并没有影响土壤土壤微生物量碳(Microbial biomass carbon，MBC)的含量。经过两年的保护性耕作，在两个试验点免耕与秸秆还田均显著增加了土壤 MBC含量。在花桥试验点，与翻耕相比，免耕显著增加了0–5 cm土壤EOC含量13.8%。与秸秆不还田相比，秸秆还田显著分别增加了0–5 cm土壤EOC含量6.2%。在大法寺试验点，免耕下0–5 cm土壤EOC含量是翻耕的1.16倍。与秸秆不还田相比，秸秆还田显著分别增加了0–5 cm土壤EOC含量7.1%。　　4.两个试验点的研究结果均表明，经过两年的保护性耕作，免耕和秸秆还田均没有影响整个耕层(0–20 cm)土壤总有机碳含量(Total organic carbon, TOC)。但是免耕增加了0–5 cm土层TOC含量，2014年小麦收获后，花桥和大法寺试验点免耕处理0–5cm土壤TOC含量分别是翻耕处理的1.03和1.02倍。　　5.两个试验点的研究结果均表明，免耕与秸秆还田均显著增加了土壤碳库管理指数，说明保护性耕作能够改善土壤质量、提高土壤肥力，有增加土壤持续生产能力的潜力。　　6.在不同试验点土壤 CO2排放通量波动明显，不同季节、不同年际，不同试验点CO2通量有较大的变异，表现出明显的时间和空间的异质性。但是我们发现除了大法寺2012–2013稻麦生长期外，各个处理土壤CO2排放通量与土壤DOC含量有显著的正相关关系。在花桥试验点，除了2012年稻季，在2012–2013年麦季、2013年稻季以及2013–2014年麦季，与免耕相比翻耕分别增加了土壤CO2排放28.6%、6.4%以及7.3%。在大法寺试验点，与免耕相比，翻耕在2013年稻季增加了土壤CO2排放22.0%，而耕作方式对其他生长季节的CO2排放没有影响。在两个试验点，秸秆还田均显著的增加了土壤CO2排放。在花桥试验点秸秆还田增加了土壤CO2排放34.5%–44.7%。在大法寺试验点秸秆还田增加了土壤 CO2排放22.1%–91.2%。在不同试验点，土壤CH4排放规律比较一致，均在水稻季出现两个峰值，在小麦季维持较低的水平。在花桥试验点，除了2012年稻季，在2012–2013年麦季、2013年稻季以及2013–2014年麦季，与免耕相比翻耕分别增加了土壤CH4排放增加了CH4排放232.5%、36.3%和117.3%。在大法寺试验点，耕作方式并没有影响CH4排放。秸秆还田均显著的增加了CH4排放。在花桥试验点，秸秆还田增加了2012–2013年和2013–2014年总CH4排放34.3%和35.0%。在大法寺试验点，秸秆还田增加了2012–2013年和2013–2014年总CH4排放52.4%和38.0%。在不同试验点，N2O排放的峰值出现于施肥有关，但是耕作方式与秸秆还田均没有影响N2O排放。　　7.在两个试验点，保护性耕作均影响了全球增温潜势(Global warming potential，GWP)。与翻耕相比花桥和大法寺试验点免耕分别降低了全年 GWP7.0%和10.5%。与秸秆不还田相比花桥和大法寺试验点秸秆还田分别增加了全年 GWP15.8%和15.2%。两个试验点的数据均表明，土壤CO2和CH4排放是GWP的主要贡献者。在花桥试验点，翻耕增加了全年温室气体排放强度(GHG intensity，GHGI)10.4%，秸秆还田增加了全年GHGI14.2%。在大法寺试验点，耕作方式没有影响全年GHGI，秸秆还田增加了全年GHGI13.9%。　　8.经济效益的研究结果表明，在花桥试验点，免耕下经济效益比翻耕提高了15.0%。秸秆还田并没有影响稻麦系统经济效益。在大法寺试验点，耕作方式与秸秆还田均没有影响稻麦系统经济效益。不同生态经济效益(Ecological economic benefit， EEB)的比较表明，在花桥试验点，低碳价格下，耕作和秸秆还田并没有影响 EEB；当前碳价格下，免耕显著增加了EEB，秸秆还田没有影响EEB；在高碳价格下，免耕增加了EEB，秸秆还田降低了EEB。在大法寺试验点，耕作方式和秸秆还田均没有影响EEB。在不同碳价格下，两个试验点NTNS处理均具有较高的EEB。生态系统净经济效益(Net ecosystem economic budge，NEEB)的比较结果表明，在花桥试验点，低碳价格和当前碳价格下，免耕增加了 NEEB，秸秆还田没有影响 NEEB。在高碳价格下，秸秆还田降低了 NEEB。在大法寺试验点，在最低的碳价格和当前碳价格下，耕作方式与秸秆还田均没有影响 NEEB。在最高的碳价格下，免耕显著增加了 NEEB，秸秆还田降低了 NEEB。综合两个试验点的数据，在不同碳价格下NTNS和NTS具有较高的NEEB。　　9.综上所述，保护性耕作措施可以作为可持续的生产技术提高生态、社会和经济效益，值得在华中地区的稻麦系统中推广，但是对保护性耕作更长时间的定位观测以及合理的秸秆利用以减缓秸秆还田后温室气体排放的增加需要进一步的关注。