温室气体引起全球变暖的问题日益突显,而农田生态系统作为重要的温室气体排放源,控制其碳排放量对减缓温室效应至关重要。但农田生态系统作为一种特殊的生态系统类型,在农业生产中降低土壤碳排放量的同时,还需兼顾作物系统稳产或增产。间作因高产常用于干旱地区农业生产,但生产实践中缺乏针对间作高产模式的碳减排理论和技术支撑,免耕作为碳减排技术已被证实,因此提出了在间作系统中采取免耕结合密植的农艺措施,为农田系统碳增汇减排提供理论依据。本研究于2016年在甘肃河西绿洲灌区开展大田试验,通过分析不同耕作措施结合3种玉米密度(低:4.5万株/hm2;中:6.0万株/hm2;高:7.5万株/hm2)处理对玉米间作豌豆系统碳累积、碳排放及其关键影响因子的影响,综合不同处理下的碳平衡特征及生产效益评价模式的可持续性,拟探索不同耕作方式结合玉米密植下玉米间作豌豆碳平衡特征,为优化河西绿洲灌区低碳高效可持续发展的农艺措施提供理论依据。主要结论如下:1.免耕密植能够显著降低玉米间作豌豆系统土壤碳排放总量,且有助于增加玉米间作豌豆群体的作物碳累积量,从而增加玉米间作豌豆的净生态系统生产力,增强系统的固碳潜力。间作较单作可降低土壤碳排放总量37.60%。免耕较传统耕作显著降低间作系统土壤碳排放总量15.29%~41.36%;免耕3种密度下的土壤碳排放总量无显著差异。间作较单作作物碳累积具有间作优势,间作群体碳当量比均在1.08~1.15之间。免耕较传统耕作在3种密度下增加间作系统作物碳累积量2.24%~5.04%,中、高密度较低密度显著增加间作免耕处理下的作物碳累积量6.28%、5.73%。免耕较传统耕作增加间作系统的净生态系统生产力7.10%~8.19%,系统固碳潜力18.75%~31.35%;免耕玉米中、高密度处理较低密度增加间作系统的净生态系统生产力6.90%、5.78%,系统固碳潜力8.98%和7.89%。2.土壤碳排放总量与作物干物质累积呈线性相关,与土壤温度呈指数相关。免耕处理通过降低豌豆收获期玉米间作豌豆系统中间作玉米带的干物质累积量,且免耕增密能够降低作物全生育期的土壤温度,进而有助于玉米间作豌豆土壤碳排放总量的降低。免耕较传统耕作平均降低豌豆收获时作物干物质累积量33.07%。免耕高密度处理较传统耕作能够显著降低作物全生育期平均土壤温度1.71%。3.免耕结合合理密植能够增加玉米间作豌豆产量,进而增强间作系统生产效益和生态可持续性。玉米间作豌豆的土地当量比均大于1,较单作表现出产量优势。免耕较传统耕作处理可增加玉米间作豌豆籽粒产量5.23%~11.13%。免耕中密度分别较低密度、高密度处理籽粒产量增加9.50%和6.29%。玉米间作豌豆的生态可持续性评价指标在免耕条件下,较传统耕作增加26.50%~33.91%,免耕中密度较低、高密度显著增加11.84%和6.60%,与相应的单作玉米相比较显著增加系统可持续性。因此免耕玉米中密度处理玉米间作豌豆是本试验最适于绿洲灌区可持续发展的低碳高效农艺措施。