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种植模式的转变对于农田温室气体排放有着重要的影响。玉米‖大豆作为一种稳定的农田生态系统,其减排潜力及影响机制研究很少。本研究主要围绕玉米‖大豆模式“是否减排”及“为什么减排”这两个问题,设置了大田试验(玉米单作,大豆单作和玉米‖大豆模式),及盆栽试验(玉米间作大豆的根系分隔试验),监测了土壤温室气体的排放动态及相应的环境因子及微生物因子的变化。并探索了间作条件下减少氮肥施用的减排潜力。得到了以下初步结果:(1)玉米‖大豆模式较传统的玉米单作模式具有减排效果。大田试验增温潜势(Global warmingpotential)GWP(CO2+N2O+CH4)表现为:玉米单作(17468 kgC02-eq ha-1)>间作(16311 kg CO2-eq ha-1)>大豆单作(15738 kg CO2-eq ha-1),间作的减排幅度为6.6%,其中间作CO2减排2.2%,N20减排26.0%。盆栽试验与大田试验得到了很好的相互验证,其中C02相比单作玉米减排4.9%,而N20减排13.5%。从温室气体的组成上来看,间作的减排潜力主要体现在N2O上,而从系统内的作物看,间作减排潜力体现在玉米上。间作中的玉米相比单作玉米降低了 CO2排放(减排量为655 CO2-eq ha-1)及N20的排放(-19.5%,减排量为861 C02-eq ha-1)。然而,间作大豆对N20的排放没有明显影响,但增加了 C02的排放(+2378 CO2-eq ha-1)。(2)玉米‖大豆模式可通过调节田间环境因子及微生物因子达到减排的效果。在我们的试验条件下,影响土壤C02排放的主要因子是土壤温度和水分含量,这两个变量能够很好的预测CO2排放变异(R2=0.631,P<0.001),决定N20排放的环境因子是土壤铵态氮,硝态氮和水分含量,这三个变量可解释69%的N2O排放变异(P<0.001)。间作土壤硝态氮含量(P<0.05),土壤温度(P<0.05)和土壤水分含量(P<0.05)显著低于玉米单作处理。尤其在处理间差异显著的时期,间作土壤的平均硝态氮含量减少41%,土壤水分降低10%,土壤温度降低0.8℃,从而引起减排效果。玉米‖大豆模式减排潜力主要体现在降低玉米侧的N2O(P<0.05)排放。间作玉米的根际土壤水分含量(P<0.01)及硝态氮含量(P<0.01)显著低于单作玉米。同时,间作玉米根际土壤硝化作用有关的氨氧化细菌AOB丰度(P<0.01)及反硝化作用相关的nirK(P<0.05),nirS(P<0.01)丰度也显著降低,使得N2O的产生途径受到限制。(3)玉米‖大豆模式通过减少氮肥施用量可以在保证土地生产力的前提下,显著减低总GWP排放。三年的试验结果表明,间作模式的土地当量比(LER)在0.96-1.03之间,说明间作的产量没有受到明显的影响。单位土地当量的增温潜势(GWP/LER)表现为:玉米单作M(12039 kg CO2-eq ha-1)>大豆单作 S(10856 kg CO2-eq ha-1)>间作 MS-240(10767 kg CO2-eq ha-1)>间作 MS-120(9655 kg C02-eq ha-1间作MS-180(9439 kg CO2-eq ha-1),MS-180,MS-120 两个处理在不同年份显著低于玉米单作。且主要是通过降低土壤温室气体直接排放(GWPscil,减排幅度分别为23.3%,22.7%)和间接排放(GWPindirect,减排幅度分别为13.3%,26.6%)。综上所述,玉米‖大豆的减排潜力主要体现在玉米侧的N2O,并且是在环境因子与微生物因子共同作用下完成的。玉米‖大豆模式减少氮肥施用量的同时,既可以保证农田生产力,又显著降低GWP排放。