氮肥在保障我国粮食安全中起着不可替代的支撑作用，氮肥施用量也在逐年持续增长，且在粮食主产区普遍偏高，对生态环境带来了安全隐患。春玉米是我国东北地区主要的粮食作物，该区春玉米农田氮肥投入通常超出氮肥推荐施用量；由于氮肥过量投入和不合理的耕作，地力呈下降趋势，也成为重要的温室气体排放源。如何优化田间管理措施在保障作物产量的同时实现固碳减排，对于该地区农业的可持续发展具有现实意义。本研究采用田间原位试验、土壤微生物测定试验和生物地球化学循环模型模拟相结合的方法，研究辽西地区春玉米农田主要温室气体（N₂O）排放和土壤呼吸特征，定量分析不同施氮措施和秸秆还田对春玉米产量、N₂O排放、土壤呼吸以及硝化和反硝化菌种群的影响，并在此基础上利用DNDC模型探讨既能保障产量又能实现固碳减排的优化管理措施。主要研究内容与结果如下：（1）2009-2012年连续4年的田间试验观测表明，在农民习惯施肥措施（FP）下，辽西地区春玉米农田土壤N₂O排放通量与高峰出现主要受施肥和降雨影响，且呈现较一致的规律性；N₂O季节排放总量均值为1.14±0.19kg N ha^-1，年际间变异系数为17%；土壤呼吸季节总量均值为2019±264kg C ha^-1，年际间变异系数为13%。进一步分析表明农田土壤N₂O排放和土壤呼吸动态与环境因子密切相关，土壤N₂O排放与土壤无机氮含量正相关（P <0.01），土壤呼吸强度与土壤温度呈指数相关，与土壤湿度显著负相关（P <0.01）。（2）不同施氮措施和秸秆还田对N₂O减排效果的田间原位观测试验结果表明，减施20%氮肥处理（OPT）与FP处理相比，2009-2012年4个春玉米生长季中农田土壤N₂O均有减排效果，且减幅在逐年增大，但减排效果不显著。而在减氮20%的基础上改施缓释肥处理（CRF）或添加硝化抑制剂处理（OPT+DCD），可在不影响春玉米产量的同时显著降低供试农田土壤N₂O排放。与FP处理相比，CRF处理下2009年和2010年春玉米生长季N₂O排放总量降低幅度分别为10%和13%，OPT+DCD处理在2011年和2012年N₂O季节排放总量降幅分别达到22%和31%，均具有较显著的减排效果。在OPT基础上加秸秆还田处理（OPTS）的4个春玉米生长季N₂O排放总量在所有处理中均为最高，秸秆还田措施明显促进了N₂O排放。（3）不同施氮措施和秸秆还田对土壤呼吸影响的田间试验结果表明，供试农田土壤呼吸季节变化与作物生长进程、土壤温度变化、秸秆还田等密切相关。在秸秆还田措施下，生长季前期土壤呼吸强度显著高于其他处理。CK、FP、OPT、OPTS处理在2009-2012年4个春玉米生长季农田土壤呼吸季节总量均值分别为1891.2±59.0kg C ha^-1、1939.3±39.6kg C ha^-1、1945.2±46.3kgC ha^-1、2096.4±156.8kg C ha^-1；CRF、OPT+DCD处理在2009-2010年和2011-2012年的结果分别为2320.8±102.5kg C ha^-1、1759.2±78.0kg C ha^-1；不同施氮措施对土壤呼吸无显著影响。（4）2012年春玉米生长季追肥前后不同处理下土壤硝化、反硝化菌群大小的微生物测定试验结果表明，CK处理下所采土壤样品中AOB和AOA amoA基因拷贝数平均值分别为0.1×105(g SDW^-1)和0.2×105(g SDW^-1)，反硝化细菌nirS基因拷贝数平均值为0.5×107(g SDW^-1)，均显著低于其它施氮处理；氮肥施用通过促进氨氧化细菌（AOB）、氨氧化古菌（AOA）和具有nirS基因的反硝化细菌种群数量增长，进而促进N₂O排放。与其他施氮处理（FP、OPT、OPTS）相比，OPT+DCD处理下供试农田土壤中AOA和AOB amoA基因拷贝数与反硝化细菌nirS基因拷贝数均为最低，可见DCD对参与硝化和反硝化反应的微生物具有抑制作用，从而实现N₂O减排。（5）利用2010和2011年实测的田间试验数据对DNDC模型的验证结果表明，DNDC模拟的不同处理下土壤呼吸季节总量、N₂O排放季节总量、春玉米产量与田间观测较一致，模拟值与观测值的均方根误差（RMSE）基本控制在8%以内；且能较准确的模拟再现土壤呼吸和N₂O排放动态。表明应用DNDC模型进一步评价春玉米农田固碳减排措施具有可靠性。（6）应用DNDC模型评价不同管理措施固碳减排长期效果的结果表明，在50年时间尺度上，优化施氮措施（OPT、CRF、OPT+DCD）不会显著影响作物产量（与FP相比），并可以不同程度降低N₂O排放（分别减少8%、13%、12%），但这些措施下土壤有机碳增加较小。在优化施氮措施基础上采取秸秆还田，能在保障产量的同时有效增加土壤固碳，大幅减少春玉米种植系统温室气体净排放，从长期看是一项有效的固碳减排措施。