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保护性耕作在提升土壤有机碳储量、改善土壤团聚结构及维持作物生产力等方面具有积极作用。量化不同耕作方式下环境、能源和经济效益相关的关键指标，可以为实施低碳、清洁和可持续的农田管理措施提供科学依据。“黑土粮仓”先导专项长春示范区研究团队，基于东北黑土区长期定位试验基地（建于2012年）连续两年监测的生长季内土壤温室气体（GHG）排放通量、生产过程中原料投入及产出数据，利用生命周期评价法（LCA）对不同耕作方式下（常规耕作秸秆不还田（CT）、翻耕秸秆还田（MP）和免耕秸秆还田（NT））的碳足迹（CF）、能量收支和净生态系统经济效益（NEEB）进行了评估。

研究结果表明，与常规耕作（秸秆不还田）相比，免耕秸秆还田能够降低土壤N2O排放量，增加CH4吸收量，而翻耕秸秆还田则显著促进土壤CO2排放量；不同耕作方式下的玉米产量无显著差异；免耕秸秆还田下土壤温室气体排放量和农业投入温室气体排放量（AIGHG）均为*低，故而减少了约40%的碳足迹；通过分析能量收支和经济效益发现，由于柴油消耗量较低，翻耕秸秆还田和免耕秸秆还田约减少了8.4%-35.7%的能量投入和6.7%-28.4%的资金投入，但不同耕作方式间能量产出和净经济效益的差异并不显著。长远来看，东北黑土区免耕秸秆还田在保证玉米产量的同时，可以*大限度地降低碳足迹和能源投入。研究结果丰富了长期实施保护性耕作在环境、能源和经济方面的效应，有助于阐明农业系统在实现碳中和及节约能源方面的贡献。

研究成果发表在国际期刊Agricultural Systems，研究由中国科学院东北地理与农业生态研究所博士研究生张旸（第一作者）和梁爱珍研究员（通讯作者）共同完成，研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（XDA28080200）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.agsy.2024.103872

图1东北黑土区不同耕作方式下温室气体累积排放量及玉米产量

图2 东北黑土区不同耕作方式下玉米生产的碳足迹、能量收支及经济效益