稻田是一种具有较高固碳潜力的生态系统，其在缓解全球气候变化中起到关键作用，是碳循环研究的热点问题。目前稻田系统中各种保汇与增汇措施的效果不尽相同，对稻田土壤固碳过程的认识不足以及缺乏恰当可行的固碳增汇技术。本研究针对稻田土壤有机碳分解和积累在时间上相对分离的特征，选取了亚热带地区典型稻麦轮作系统为研究对象，探讨了优化组合的农业管理措施对该系统土壤碳固定动态和综合增温潜势的影响。同时，应用整合分析(Meta-analysis)方法探讨了秸秆碳输入对农业生态系统碳循环过程的一般规律。　　本研究田间试验选择了土壤有机碳背景差异明显的两处样地:上海崇明岛（低碳土壤）和江苏太仓（中碳土壤）。采用完全随机区组设计，研究了麦季耕作方式和稻杆还田、水稻季麦秆还田的组合对作物产量、土壤有机碳固定、温室气体排放（CO2、CH4和N2O）以及综合增温潜势(GWP)的影响。此外，运用整合分析的方法，分析了前人关于农业生态系统碳动态、土壤质量和温室气体排放对秸秆碳输入响应的研究结果。主要研究结果如下:　　试验两年后，崇明和太仓样地0-40 cm土壤有机碳对耕作与秸秆归还的响应明显不同，但40-100 cm土壤有机碳均不受措施的影响。在崇明样地，水作期麦秆归还显著增加耕作层(0-20 cm)和亚表层(20-40 cm)有机碳含量(p＜0.05)，且高量麦秆(Ws2)比残茬(Ws0)和全量还田(Ws1)增加幅度更大。旱作期，免耕有利于保护土壤耕作层有机碳;稻杆归还对土壤有机碳无显著影响。麦秆归还下耕作层和亚表层总体表现为碳的累积。耕作层(R2=0.613，p=0.003)和亚表层(R2=0.389，p=0.03)有机碳固定速率与秸秆碳输入存在显著线性正相关关系。免耕促进了土壤耕作层微生物碳含量(MBC)增加，而麦秆还田增加了土壤耕作层和亚表层可溶解性有机碳含量(DOC)。在太仓样地，土壤耕作层和亚表层试验处理间有机碳含量及其固碳速率和DOC均无显著差异，且秸秆碳输入量与固碳速率无显著相关性。以上结果表明，免耕和秸秆归还组合促进低碳土壤（崇明）有机碳含量的增加，而对于中碳土壤（太仓）无显著提升作用。此外，崇明和太仓两处样地作物年平均产量范围为13.51～14.84 Mg ha-1yr-1和5.90～7.72Mg ha-1yr-1。处理间均无显著差异，表明耕作方式和秸秆还田短期内对作物无明显增产效应。　　在崇明样地，旱作期土壤CO2季节排放量在99.6～138.9 mg C m-2 h-1之间，水作期范围为43.1～50.0 mg CO2-C m-2 h-1。土壤CO2季节平均排放量比水作期高220％。旱作期翻耕处理CO2排放通量为127.0 mg C m-2h-1，比免耕高22％(p＜0.001)。类似地，太仓样地旋耕措施下CO2季节平均排放量为120.1 mg C m-2 h-1显著高于免耕处理7％(p＜0.05)。两处样地麦秆归还都显著增加了水稻季CO2的通量。以上结果表明，旱作期是土壤碳释放主要时期;免耕能有效保护有机碳，麦秆掩埋还田促进了碳排放。水作和旱作期处理间CH4季节排放通量范围分别为3.6～6.1和-0.01～0.11 mg C m-2 h-1。麦秆归还处理平均比残茬还田高1.3倍(p＜0.05)。表明水作期是CH4排放的主要阶段，且麦秆归还显著促进了CH4排放。水作和旱作期N2O年平均排放量分别为37.0和26.4 mg N m-2，处理间均无显著差异。温室气体排放季节差异主要受到温度因子的影响，而土壤水分状况是水稻季气体排放变化的主要驱动因子。耕作层GWP的范围为2289～8296 kg CO2-eqha-1yr-1，而GWP值在0-40 cm总体表现为下降，表明稻田系统在试验处理下总体表现为碳源，亚表层碳累积是农业固碳减排潜力的重要组成部分。　　为了探寻秸秆碳输入对农业生态系统碳循环影响的一般规律，本研究对176篇已发表的文献中所涉及农业生态系统碳循环的23个参数进行了整合分析。结果表明，秸秆还田显著提高土壤有机碳含量（平均增幅为12.8％）及其活性组分（增幅范围为27.4～57.6％）。然而，秸秆还田后，CO2排放在旱地和水稻田分别增加了27.8％和51.0％;稻田CH4排放增幅达到110.7％; N2O排放在水稻田下降了15.2％，但在旱地增加了8.3％。秸秆还田改善了土壤理化性质，表现为土壤大团聚体、孔隙度和持水能力分别增加了27.1％，8.2％和4.6％，土壤容重降低1.9％。秸秆碳输入也促进土壤养分含量和作物产量的增加。秸秆碳输入率和土壤粘粒含量是影响秸秆还田后土壤有机碳增幅的两个关键因子。整合分析结果表明，秸秆还田是促进农业土壤有机碳积累，改善土壤质量和提高作物产量的有效途径。但必须注意的是，对秸秆归还下全球农田土壤碳平衡的估算显示，旱地土壤可以起到碳汇作用，而由于CH4增排稻田土壤表现为碳源。　　田间试验和整合分析均表明秸秆碳还田有利于土壤有机碳的积累，但是也相应增加土壤碳排放，特别是水作期间CH4的排放，较大地抵消了土壤固碳效益。田间试验也显示旱作期进行免耕有利于保护土壤碳。总体而言，从田间实践出发，当季全量秸秆归还配合免耕处理是低碳水稻土固碳减排管理的优先选择。本研究提高了我们对稻田生态系统固碳增汇过程的认识，为中长期的农业系统固碳减排管理提供理论支撑和技术参考。