为探索麦田温室气体排放规律和不同耕作方式与施氮量下减排效果的最优组合,发展气候智慧型农业,本文在玉米秸秆全量粉碎还田的基础上,于2016-2018年,以耕作方式为主区:翻耕(PT)、旋耕(RT)和免耕(NT),以不施氮肥(NN,0kgN·hm-2)、低氮(LN,120kgN·hm-2)、常规施氮(CN,225 kgN·hm-2)、高氮(HN,330kgN·hm-2)等四个不同施氮水平为副区设置试验,系统开展了不同耕作方式与施氮量对小麦群体及产量形成、土壤氮素矿化、土壤酶活性、温室气体排放等方面的研究,主要研究结果如下:1.研究了不同耕作方式与施氮量对小麦群体和产量的影响。结果表明,不同耕作方式间小麦群体动态存在极显著差异(p<0.01),两年小麦群体大小均表现为:PT>RT>NT,其中,越冬期前耕作方式对小麦群体的影响大于施氮量处理,返青期后,施氮量的影响则大于耕作方式;与传统耕作方式和施氮量(PT+CN)组合相比,RT+CN和PT+LN处理对小麦群体动态具有较好的调控作用。与PT+CN相比,第一年,RT+HN、PT+HN、RT+LN、PT+LN及RT+CN处理组合分别增产13.86、9.74、9.52、8.31和3.30%,其余处理表现为减产,第二年各处理表现出不同程度的减产,其中减产较少的处理组合是RT+CN、NT+CN、PT+LN和RT+LN。综合分析得知在玉米秸秆粉碎还田下,RT+CN和PT+LN能够有效保障小麦的出苗和群体数量,可以获得较高的产量。2.研究分析了不同耕作方式与施氮量对土壤氮素净矿化速率、酶活性的影响。结果表明,土壤氮素矿化速率随小麦生育期的推移表现出由低到高再到低的单峰曲线变化。其中不同耕作方式对氮素净矿化速率存在极显著的影响,返青期前耕作方式间表现为PT>NT>RT,返青期后不同测定时期存在年际间的差异;施氮量间总体表现出为LN>CN;对土壤脲酶活性影响结果表明,随着土层加深,各处理间土壤尿酶活性降低,耕作方式间表现为PT>RT>NT,施氮量间表现为HN>CN>LN>NN;耕作方式和施氮量对蔗糖酶活性影响比较明显,不同耕作方式之间表现为NTRT>PT,同时,增加施氮量能够显著增加土壤对甲烷的氧化吸收。对CO2排放效应的影响表现为:耕作方式间的CO2排放通量变现为PT>RT>NT,LN与CN处理均能显著降低CO2的排放通量。对N2O排放效应的影响表现为:NT和RT较PT均能能明显降低麦田N2O排放通量,N2O排放通量随施氮量增加而变大。相关性分析表明,脲酶和蔗糖酶在一定程度上影响着温室气体的排放。与PT+CN组合相比,PT+HN增加了温室气体累积排放量,提高了全球增温潜势(GWP)且温室气体排放强度(GHGI)极高,其他处理均在不同程度上减少了温室气体累积排放量。因此,减少施氮量和采用免耕或旋耕的耕作方式能有效减少温室气体排放用量,降低全球增温潜势。综合以上研究结果,在保证小麦产量的同时,有效减少温室气体排放的最优处理组合是旋耕常规施氮。