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研究制定科学合理的耕作措施,减少农田土壤二氧化碳排放,对于减缓全球变暖和发展低碳农业都具有重要意义。本研究依托陇中黄土高原半干旱雨养农业区连续16年的不同耕作措施长期定位试验,于2016年用LI-8100A开路式土壤碳通量测量系统（LI-COR Inc,Lincoln,NE,USA）测定了传统耕作（T）与免耕秸秆覆盖（NTS）、免耕秸秆不覆盖（NT）和传统耕作秸秆翻入（TS）三种保护性耕作措施下春小麦和豌豆生长季土壤呼吸速率,研究了长期保护性耕作措施对作物生长季内土壤呼吸、碳排放和碳平衡的影响,并从土壤温度、土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤总孔隙度等方面探讨了耕作措施影响碳排放的主要机制。主要结果如下:1.不同耕作措施下旱地农田土壤呼吸速率具有明显的日变化,呈现出昼高夜低的单峰曲线,在一天中的12:00-14:00和凌晨4:00-6:00分别达到最大值和最小值,在春小麦的灌浆期和豌豆的开花结荚期前后达到了整个生长季的最大值。2.在春小麦田和豌豆田,采取保护性耕作措施可以减少旱地农田作物生长季土壤碳排放量,其中免耕秸秆覆盖（NTS）减少碳排放最多。与传统耕作（T）相比,NTS处理下春小麦田和豌豆田土壤碳排放量分别减少了21.90%和33.54%。各种保护性耕作措施下旱地农田均表现为大气CO2的“汇”,其中NTS的增汇效果最好。3.在作物生长季,与传统耕作相比,保护性耕作可以降低0-15cm土层土壤温度,NTS处理下春小麦田和豌豆田0-15cm土层平均温度分别降低了0.33℃和0.43℃,降幅最大。0-15cm土壤温度与土壤呼吸速率呈显著（P<0.05）或者极显著（P<0.01）的正相关,与土壤碳排放量呈极显著正相关（P<0.01）。保护性耕作通过降低土壤温度来减弱土壤呼吸速率,进而减少土壤碳排放。4.无论是春小麦田还是豌豆田,相对于传统耕作（T）,保护性耕作措施可以提高0-30cm土层土壤含水量,NTS提高最多,在春小麦田和豌豆田分别提高了5.94%和7.94%。0-30cm土层含水量与土壤呼吸速率和碳排放量之间无显著相关性。5.与传统耕作相比,保护性耕作可以显著提高旱地农田0-30cm土层土壤有机碳含量,其中NTS效果最好。与T相比,NTS处理下春小麦田和豌豆田0-30cm土层土壤有机碳含量分别提高了34.70%和27.24%。旱地农田作物生长季土壤碳排放量与0-10cm土壤有机碳含量之间呈极显著（P<0.01）的负相关,与10-30cm土壤有机碳含量相关性不显著（P<0.05）。保护性耕作增加了旱地农田表层（0-10cm）土壤有机碳含量,从而减少了碳排放量。6.在春小麦和豌豆田,保护性耕作提高了0-30cm土层土壤总孔隙度而降低了0-30cm土层土壤容重,其中NTS效果最明显。较传统耕作（T）,NTS处理下春小麦田和豌豆田0-30cm土层土壤总孔隙度比T分别提高了8.92%和6.28%,而平均土壤容重则显著减少了10.43%和7.63%。作物生长季土壤碳排量与0-10cm土壤总孔隙度负相关。因此,保护性耕作提高了0-30cm土层土壤总孔隙度,从而减少了农田土壤碳排放量。7.免耕秸秆覆盖下春小麦和豌豆籽粒产量分别比传统耕作提高了29.25%和33.09%,作物生长季碳排放效率分别提高了57.69%和76.74%。采取保护性耕作措在保持或提高产量的同时,显著降低旱地农田土壤碳排放量,即保护性耕作措施显著增加了土壤碳排放效率,NTS效果最好。综上所述,在陇中黄土高原半干旱雨养农业区,采取免耕秸秆覆盖的保护性耕作措施不仅能够改良土壤物理性状、增加产量,而且通过降低土壤温度、提高总孔隙度和土壤有机碳含量来减少作物生长季土壤碳排放量,提高碳排放效率,是该区实现作物增产、土壤碳增汇减排的最合理的耕作措施。