针对西北干旱绿洲灌区典型农田高水高肥的生产现状,探索实现作物高产、资源高效利用和低环境代价双赢的可持续农业发展模式是当务之急。于2011-2015年间以河西走廊小麦和玉米田为研究对象,开展了“典型农田温室气体排放长期观测研究”。采用静态暗箱—气相色谱法田间原位周年高频监测了不施氮对照、农民习惯、优化模式、优化模式+硝化抑制剂、优化模式+控释肥料和优化模式+免耕六种处理下三种温室气体（N₂O,CO₂,CH₄）的排放通量,揭示了典型农田不同管理措施下土壤温室气体（N₂O、CH₄、CO₂）的排放规律及其与土壤和气候因子、作物产量和水肥生产力等指标的响应关系,并采用农田生态系统全环路式碳流法评估典型农田不同管理措施下的农田净温室效应和温室气体排放强度,提出西北干旱绿洲灌区农田实现作物高产、资源高效利用和低温室气体效应双赢的减排措施,获得以下主要结果:（1）高氮投入结合大水漫灌是造成小麦和玉米田土壤N₂O排放的主要来源。采用优化水肥+硝化抑制剂或施用缓控释肥能显著降低土壤N₂O排放,其小麦N₂O直接排放系数分别为0.18%和0.27%,玉米为0.29%和0.42%,均显著低于IPCC（2013）1%的推荐值。（2）春小麦和玉米田土壤均表现为大气CH₄的弱汇,不同管理措施间CH₄累积排放无显著差异,但年际间具有较高的时间变异性。春小麦田土壤CH₄年累积吸收量为0.16～0.25 kg CH₄-C ha^-1,玉米为0.88～1.14 kg CH₄-C ha^-1。春小麦生长季CH₄累积吸收量解释了全年吸收量的47-93%。玉米生长季和休闲期土壤对CH₄的吸收累积贡献力大致相当。（3）春小麦和玉米田土壤CO₂排放随温度的季节性变化而变化,不同管理措施间CO₂土壤累积排放无显著差异。春小麦田年CO₂累积排放量为2.3².9×10³ kg CO₂-C ha^-1,玉米田为5.1⁶.1×10³ kg CO₂-C ha^-1。春小麦田全年有接近1/3的时间,CO₂排放表现为负值,而地膜覆盖玉米CO₂排放表现基本无负吸收现象出现,能有效降低土壤CO₂的排放。（4）春小麦全生育期土壤N₂O和CO₂排放受土壤水分和温度控制,生长季土壤CH₄吸收和土壤呼吸受土壤无机氮含量水平决定。土壤温度、水分和无机氮含量共同决定了玉米田土壤N₂O排放,温度是控制玉米非生长旺盛期土壤呼吸和CH₄吸收的主要因素,而根系呼吸是控制玉米拔节-大喇叭口期土壤呼吸产生的主要因素。（5）与传统水肥相比,小麦田在优化35.7%的氮肥和25.9%的灌水基础上,添加硝化抑制剂或施用缓控释肥达到了6.4t ha^-1的高产水平,水、肥利用率分别平均提高29%和50%。Yield-scale N₂O排放分别为0.12和0.14 g N₂O-N kg^-1 grain,Net-GWP和GHGI分别平均降低43%和42%,其每生产1kg粮食仅分别向大气排放0.34和0.33kg CO₂。玉米田在优化33.3%的氮肥和25.0%的灌水基础上,添加硝化抑制剂或施用缓控释肥或采用免耕秸秆还田达到了12.7t ha^-1的高产水平,水、肥利用率分别平均提高12%和66%。Yield-scale N₂O排放分别为0.10、0.13和0.16 g N₂O-N kg^-1 grain,Net-GWP和GHGI分别平均降低219%和209%,实现了每生产1kg粮食分别能固定大气0.12、0.14和0.33kg CO₂。（6）综上,针对西北干旱绿洲灌区小麦和玉米农田生产体系,构建“水肥优化+硝化抑制剂/缓控释肥+免耕秸秆还田”综合土壤-作物水养管理系统可形成兼具产量效益、资源高效利用和低温室气体效应的最优减排模式。