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土壤呼吸是全球陆地生态系统碳循环的重要环节,是全球气候变化的关键生态过程,而陆地生态系统中农田生态系统占有重要的地位。秸秆还田后可有效减少农田秸秆露天焚烧,并且秸秆腐解后大量营养元素可释放到土壤中,维持土壤养分平衡,同时秸秆还田对农田固碳减排起着积极作用,促进农业可持续的发展。本试验针对东北寒地旱作农田生态条件,采用尼龙网袋法研究了还田秸秆埋入垄行和覆盖地表两种处理方式下,大豆和玉米秸秆还田后的腐解规律及其养分的释放特征,并以大豆-玉米-玉米轮作农田为研究对象,设置了五种耕作措施(覆盖少耕、覆盖免耕、留茬少耕、留茬免耕和翻耕),采用静态箱法研究了五种耕作措施下玉米农田土壤CO2排放的季节规律,分析了温度、水分、秸秆覆盖对土壤CO2排放的影响,估算了各耕作措施下的农田归还碳量与土壤CO2排放碳的差值。结果表明:还田的大豆和玉米秸秆腐解率变化规律均表现为还田第一年腐解最快,腐解率可达38.31%~60.63%,第二年腐解率达65.81%~86.27%,第三年腐解率达81.96%~92.67%,秸秆还田第一年中,以5月至8月腐解最快,第二年月份间没表现出规律性。埋入垄行方式的大豆秸秆还田第一年、第二年、第三年腐解率分别较覆盖地表方式高25.82%、20.46%、9.50%;埋入垄行方式的玉米秸秆还田第一年、第二年、第三年腐解率分别较覆盖地表方式高22.10%、22.83%、9.74%。还田大豆和玉米秸秆中营养元素释放率大小均为:K>C>P>N;秸秆还田一年后,大豆秸秆埋入垄行和覆盖地表处理C、N、P、K累积释放量分别为66.43%和58.31%、32.64%和30.32%、48.36%和41.67%、89.72%和72.06%;玉米秸秆埋入垄行和覆盖地表处理C、N、P、K释放量分别为57.57%和36.87%、44.04%和23.56%、68.86%和47.05%、95.06%和80.43%。还田秸秆经三年腐解后,大豆秸秆埋入垄行和覆盖地表处理C、N、P、K累积释放量分别为92.44%和83.16%、87.40%和77.66%、93.49%和87.52%、99.07%和94.48%;玉米秸秆埋入垄行和覆盖地表处理C、N、P、K累积释放量分别为91.39%和82.06%、89.43%和76.82%、92.87%和83.32%、99.13%和96.64%。大豆秸秆中纤维素分解率高于半纤维素、木质素,而玉米的半纤维素分解率高于纤维、木质素;大豆秸秆和玉米秸秆中木质素含量都有一个先增加后减少的过程,三年腐解后大豆秸秆木质素分解率高于玉米秸秆。秸秆还田一年后,大豆和玉米秸秆纤维素、半纤维、木质素分解率分别达到45.98%~71.55%、50.12%~73.76%、15.78%~35.55%。经三年腐解后大豆和玉米秸秆纤维素、半纤维、木质素分解率分别达到82.32%~95.42%、85.85%~94.91%、60.57%~91.38%。五种耕作处理的土壤CO2排放受季节变化明显,CO2通量的最小值出现在观测初期(4月)和观测末期(11月),在夏季(6、7、8月)CO2排放通量在2a中都是处于较高的水平。2a平均的土壤CO2排放最大通量和2a平均的土壤CO2排放平均通量大小顺序均为:NTS>MTS>CT>MT>NT,秸秆还田可以明显增加土壤CO2排放。土壤CO2排放通量与土壤温度指数方程、二次方程模拟效果良好。土层温度与土壤CO2排放通量拟合后R2大小为:20cm>15cm>10cm>5cm,说明土壤20cm的温度能够更好的解释温度与土壤CO2排放通量的关系,指数方程拟合效果较二次方程好。试验中表层土壤(5cm)体积含水量与各处理CO2排放通量相关性分析的结果显示,MTS、NTS和CT的CO2排放通量与表层土壤水分关系显著,但MT和NT处理的CO2排放通量与表层土壤水分关系不显著。两年试验,秸秆覆盖少耕和覆盖免耕处理的还田碳较土壤CO2排放碳量分别多4495kg C·hm-2和4093kg C·hm-2,留茬少耕、留茬免耕和翻耕处理的还田碳较土壤CO2排放碳量分别少801kg C·hm-2、611 kg C·hm-2和1109 kg C·hm-2。