本研究选取西北干旱区宁夏引黄灌区平罗县农田生态系统作为研究对象，选择典型农田样地，进行野外调查、采样和室内分析。应用IPCC法结合碳排放参数，估算平罗县玉米、水稻、小麦三种主要农作物碳足迹；分析该县近20年农田生态系统碳源汇动态变化及其影响因子；结合平罗县1981-2010年秸秆还田情况与农田土壤有机碳含量变化，分析两者之间的相互关系。主要研究结果如下：1.基于宁夏平罗县农田生产的实地调查数据，利用碳足迹的基本理论和方法，测算了该县三种主要农作物碳足迹。玉米、水稻和小麦三种主要作物的碳足迹分别为931.03±142.90、1487.56±164.59和809.75±144.99kg Ce/hm~2·a；碳成本分别为0.08±0.02、0.17±0.05和0.12±0.03kg Ce/kg。本研究区域农作物碳足迹普遍高于国内外的研究结果，因此，平罗县农田生态系统有巨大的减排潜力。2.平罗县玉米、水稻和小麦三种主要农作物碳足迹构成中，施用化肥造成的碳足迹分别为677.94±142.09、594.37±107.56和537.95±144.99kg Ce/hm~2·a，分别占总碳足迹的75%、40%和66%。其中，氮肥施用的碳足迹均占化肥碳足迹的96%以上，起到决定性作用。因此，提高化肥利用率是降低平罗县农田碳足迹的关键。3.不同农作物的固碳能力差异较大。平罗县各种作物类型中，粮食作物总产量所占比例较大，其固碳能力也较强，而玉米的碳吸收能力在粮食作物中更为显著，其碳效率为12.070.02kg/kg Ce，较之小麦（8.490.03kg/kg Ce）和水稻（5.940.05kg/kg Ce）要大，即在单位重量碳排放的情况下，玉米的经济产量最大。因此，适当增大玉米的种植面积是提高平罗县农田碳汇的重要途径。4.分析平罗县1991-2010年农田生态系统碳源汇动态变化情况，将近20年的变化规律分为三个阶段。第一阶段为1991-1995年，碳吸收量和碳排放量逐年递增，且前者始终高于后者，因此，这一阶段碳汇量呈现增长趋势；第二阶段为1996-2003年，碳排放量相对稳定，而碳吸收量因粮食减产而出现减小的情形，因此，碳汇量呈缓慢减少的趋势；第三阶段为2004-2010年，由于优良作物品种的栽培，使得碳吸收量持续增加，而碳排放量因先进的农业技术的应用出现稳中有降的趋势，因此，这一时期碳汇量大幅增加。说明，平罗县农田生态系统具有碳汇功能，且碳汇能力逐年增强。5.平罗县1981-2010年秸秆还田量逐年递增，近30年还田累计量为136.01t/ha，平均还碳量为66.46t/ha。农田土壤有机碳平均增幅为37.41%，土壤碳密度增量为6.18t/ha。平罗县近30年土壤碳密度增量与还田碳量的比值为9.29%。可以认为，秸秆还田在农田固碳功能方面有重要作用。