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稻田是甲烷（CH4）的重要排放源,也是已知固碳潜力较高的人工湿地。我国长江流域及其以南是世界上重要的水稻生产区,由于该区域自然资源丰富,形成了多种多样的稻田利用模式,因此通过改变利用模式来实现稻田固碳减排对缓解气候变化具有十分重要的意义。然而,目前尚不清楚改变稻田利用模式如何影响CH4排放,且何种模式有利于固碳减排也有待进一步明确。针对以上问题,本论文以早稻-晚稻、小麦-中稻、油菜-中稻和油菜-旱稻四种利用模式为研究对象,通过连续监测田间温室气体排放通量,测定土壤理化性质、土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌功能基因丰度及群落组成,研究不同稻田利用模式中CH4排放的差异及其影响机制;弄清不同稻田利用模式的碳平衡（NECB）和净综合增温潜势（Net GWP）的差异及其原因,以期为我国农业碳减排措施的制定及碳中和目标的实现提供理论指导。主要研究结果如下:（1）早稻-晚稻模式的早稻季CH4排放量高于小麦-中稻模式的小麦季和油菜-中稻模式的油菜季,且其晚稻季CH4排放量在三年试验期间比小麦-中稻和油菜-中稻模式的稻季高10.0%~106.9%。以上结果说明前季土壤淹水不仅会增加当季CH4排放,也会增加后季水稻生长期间CH4排放。因此,与早稻-晚稻模式相比,水旱轮作模式有利于降低稻田CH4排放。在小麦-中稻和油菜-中稻两种水旱轮作模式中,油菜季和小麦季CH4排放量与水稻季相比可忽略不计,且CH4排放在油菜季和小麦季间没有显著差异;小麦-中稻模式的稻季CH4排放量在2018、2019和2020年分别比油菜-中稻模式的稻季低29.4%、43.6%和30.6%,说明水旱轮作模式中旱季种植不同作物对水稻季CH4排放有重要影响。（2）在两季作物生长期间,早稻-晚稻模式的土壤产甲烷菌mcrA基因丰度高于小麦-中稻和油菜-中稻模式,而土壤甲烷氧化菌pmoA基因丰度则比他们低。CH4排放与土壤产甲烷菌mcrA基因丰度呈显著正相关,与土壤甲烷氧化菌pmoA基因丰度呈显著负相关,说明水旱轮作通过降低土壤产甲烷菌mcrA基因丰度,增加土壤甲烷氧化菌pmoA基因丰度来减少CH4排放。在小麦-中稻和油菜-中稻两种水旱轮作模式中,小麦-中稻模式稻季的土壤可溶性有机碳（DOC）含量显著低于油菜-中稻模式,相应的减少了CH4产生的前体基质,降低了土壤产甲烷菌mcrA基因丰度,但土壤甲烷氧化菌pmoA基因丰度在这两个系统间没有显著差异。表明水旱轮作模式中旱季种植不同作物通过影响土壤产甲烷菌mcrA基因丰度来调控稻季CH4排放。（3）土壤甲烷氧化菌群落组成在早稻-晚稻模式与水旱轮作模式间没有差异,但土壤产甲烷菌群落组成在早稻-晚稻模式与水旱轮作模式间差异较大,其中早稻-晚稻模式的土壤Methanothrix属的相对丰度较高,Methanomassiliicoccus属的相对丰度较低。CH4排放与Methanothrix属的相对丰度呈显著正相关,与Methanomassiliicoccus属的相对丰度呈显著负相关。以上结果说明与早稻-晚稻模式相比,水旱轮作也可通过改变土壤产甲烷菌群落组成来降低CH4排放。在两种水旱轮作系统中,小麦-中稻和油菜-中稻模式的稻季土壤甲烷氧化菌群落组成差异不大,但土壤产甲烷菌群落组成在这两个模式间差异较大,其中小麦-中稻模式的土壤Methanothrix属的相对丰度较低,Methanocella属的相对丰度较高。虽然CH4排放与Methanothrix属的相对丰度呈显著正相关,但与Methanocella属的相对丰度没有显著相关性。表明水旱轮作模式中旱季种植不同作物也可通过改变土壤产甲烷菌群落组成来影响稻季CH4排放。（4）在油菜-中稻模式中,油菜季施氮肥并不影响其生长季CH4排放量,但显著增加了后季水稻生长期间CH4排放量,主要是因为油菜季施加的氮肥增加了水稻生长初期土壤DOC和铵态氮（NH4+-N）含量。在油菜季施氮肥的N150-0和N150-150处理中,前季油菜施氮肥分别贡献了水稻生长季CH4排放量的20.3%和17.5%。在水稻季不施氮肥的N0-0和N150-0处理中,CH4排放量分别为120.21和150.82 kg C ha-1,显著低于水稻季施氮肥的N0-150和N150-150处理,说明水稻季施氮肥也会增加其生长季CH4排放。（5）四种稻田利用模式呈现出不同的碳汇/源效应。早稻-晚稻模式表现为碳源。小麦-中稻模式的小麦季表现为碳源,其稻季呈现出碳汇效应。油菜-中稻模式的油菜季表现为碳汇,其稻季呈现出碳源效应。在油菜-旱稻模式中,旱稻季表现为碳源,但油菜季固定的碳量弥补了旱稻季引起的碳损失。小麦-中稻、油菜-中稻和油菜-旱稻模式均是大气CO2的吸收汇,年平均碳汇强度在以上三种模式中分别为188、1265和178 kg C ha-1 year-1。（6）四种稻田利用模式的Net GWP均主要由稻季贡献。稻季CH4排放是早稻-晚稻、小麦-中稻、油菜-中稻模式周年Net GWP的主要贡献者,年平均贡献率分别为93.0%、91.3%和112.0%。氧化亚氮（N2O）排放是油菜-旱稻模式周年Net GWP的主要贡献者,贡献率为88.4%。早稻-晚稻、小麦-中稻、油菜-中稻和油菜-旱稻模式的年平均Net GWP分别为7869、2791、3661和690 kg CO2-eq ha-1,年平均单位经济效益产生的Net GWP分别为0.52、0.21、0.10和0.02 kg CO2-eq CNY-1。意味着在四种利用模式中油菜-旱稻模式是碳排放相对最低的利用模式,而早稻-晚稻模式是碳排放相对最高的利用模式。综上所述,不同稻田利用模式中水稻季CH4排放量远高于旱作生长季,且其排放受前季作物生长期间土壤水分状态、前季作物种类和施肥影响。因此在制定稻田CH4减排措施时,不能只关注水稻生长季的田间管理方式,还应注意前季作物种类的选择及其种植期间的土壤水分状态和施肥情况。在四种稻田利用模式中,早稻-晚稻模式会引起大量碳损失,也是具有最高增温潜势的稻田利用模式;而油菜-旱稻模式不仅呈现出碳汇效应,其引起的温室效应也最弱,是一类具有相对较高碳减排潜力的稻田利用模式。