耕作和残茬处理是我国东北单季稻作区农田管理的重要环节,以翻耕和残茬离田为主要特征的传统农业管理被广泛应用。然而,保护性耕作作为传统农业管理的延伸,其特点是免耕或少耕与残茬还田相结合,目前已经在包括稻田在内的主要作物种植区得到了越来越多的应用。稻田是农田温室气体（CO2、CH4、N2O）的重要排放源之一,在农田生态系统中占有重要位置。东北黑土区作为我国典型的单季稻作区,其冬季寒冷干燥,持续时间较长,黑土层有机质含量高,农田管理和种植制度都与南方稻作区有很大差异。针对东北稻作区的特点,稻田管理涉及不同的耕作制度。与旱田相比,水稻秸秆残茬处理也是亟待解决的问题之一。不同的耕作和残茬处理个体及二者的交互作用通过影响稻田土壤的理化及生物学性状,引起了稻田温室气体排放和碳足迹的变化。目前鲜有以黑土区单季水稻为研究对象,探究耕作或残茬处理对稻田生态系统温室气体排放影响机制的研究,也少有评估耕作与残茬处理互作对黑土稻作区全球增温潜势（GWP）或碳足迹的影响。因此,有必要对不同耕作和残茬处理对东北单季稻作区温室气体排放的影响进行试验研究,并评估不同处理下的GWP和碳足迹,对该内容的补充对农田生态系统的可持续发展具有重要的现实意义。本研究以我国东北单季黑土稻作区为研究背景,以东北典型单季粳稻为研究对象,于2014年秋季开始在吉林省三个试验地分别建立了连续6年的常规耕作残茬还田（CTM）、常规耕作残茬离田（CT）、少耕残茬还田（RTM）和少耕残茬离田（RT）四种处理。于2020年基于田间原位试验,监测并探究了四种处理下的稻田生长季土壤呼吸（SR,即CO2排放）、CH4和N2O排放特征。通过田间采样与室内分析相结合,测定并分析了不同处理下的土壤理化和生物参数的变化。采用双因素重复测量方差分析获得了耕作、残茬处理和二者的交互作用对温室气体排放和相关土壤参数的影响程度。通过冗余分析（RDA）检验了温室气体排放与土壤参数的复杂联系。利用皮尔逊（Pearson）相关分析获取了本研究涉及的所有参数间的相关性。通过以上方法,解析了稻田生长季温室气体排放及影响因子对不同处理的响应机制。利用全球增温潜势（GWP）统一衡量了三种温室气体排放对温室效应的影响程度,进一步阐述了CT处理的GWP最低的原因。基于生命周期评价法定量评估了四种处理下的水稻生产全周期过程的单位产量碳足迹,明确了CTM处理是最佳的降低东北稻作区单位产量碳足迹的耕作和残茬处理方式。具体研究结论如下:（1）四种处理在稻田生长季的SR存在显著差异（pRT>CT。与其他三种处理相比,CT处理观察到最低的产甲烷菌丰度、产甲烷菌与甲烷氧化菌丰度比。在所有处理中,CT处理的NH4+-N含量和土壤酶活性最低,NO3--N含量最高。RDA表明,累积CH4随产甲烷菌丰度、产甲烷菌与甲烷氧化菌丰度比的增加而增加。Pearson相关分析表明,累积CH4与土壤酶（脱氢酶、荧光素二乙酸酯、β-葡萄糖苷酶和脲酶）活性、NH4+-N含量呈正相关,与NO3--N含量呈负相关。总体来看,CT处理改变了与产甲烷菌相关的参数,这些参数变化导致了产甲烷菌丰度的降低,这是CT处理累积CH4最低的主要原因。综合分析表明,CT是最有效降低稻田生长季CH4排放的处理。（3）RTM、CTM、RT和CT处理的累积N2O依次递增,彼此间存在显著差异（p<0.05）。双因素重复测量方差分析表明,累积N2O受到耕作、残茬处理和二者交互作用的极显著影响（p<0.05）。RTM处理观察到最低的土壤氧化还原电位（Eh）、土壤含砂量和NO3--N含量,最高的SOC和NH4+-N含量。研究表明,土壤含砂量越多,Eh值则增加。RDA表明,累积N2O与Eh值和土壤含砂量显著正相关（p<0.05）。稻田淹水环境下N2O的排放主要来源于反硝化作用,累积N2O随着反硝化作用底物NO3--N含量的增加而增加,并与SOC含量显著负相关（p<0.05）。RTM较高的SOC含量导致可利用碳氮被微生物固定,表现为NO3--N含量降低,反硝化作用的底物缺乏。因此,RTM处理减少了N2O的产生,是能够减少稻田生长季N2O排放量的最佳处理方式。（4）三个试验地的GWP总量在5.70×10~5～8.27×10~5 kg CO2-eq/ha之间,各试验地不同处理之间的GWP存在显著的差异（p<0.05）,均体现为残茬还田处理的GWP显著高于残茬离田处理,少耕处理的GWP显著高于（p<0.05）常规耕作处理。各个处理的CO2和CH4排放对温室效应的贡献率最大,分别达到42.54%～55.56%和42.69%～56.57%,N2O排放的占比仅为0.46%～1.09%。常规耕作残茬离田处理最低的累积SR和累积CH4,是造成CT处理GWP最低的主要原因。因此,降低稻田生长季直接产生的CO2和CH4排放量是减缓温室效应的关键。（5）三个试验地的单位产量碳足迹范围为2.99～4.15 kg CO2-eq/kg籽粒产量,其中,各处理的CH4排放直接产生的温室气体对碳足迹的贡献率最高,高达83.50%以上。RTM处理的水稻产量分别高于RT和CT处理、低于CTM处理,鉴于RTM处理的累积CH4显著高于（p<0.05）CTM、RT和CT处理,导致RTM处理的碳足迹明显高于（p<0.05）其他三种处理。虽然CT处理的累积CH4显著低于其他三种处理,但其碳足迹大于CTM处理,主要原因在于四种处理中CT处理的水稻产量和耕层SOC储量(ΔCSOC)显著低于（p<0.05）其他三种处理。四种处理中,CTM处理的间接碳足迹虽然最高,但其低于RTM处理的直接碳足迹、高于RT和CT处理的耕层SOC固存量,以及高于其他处理的水稻产量,综合导致了CTM处理的单位产量碳足迹最低。因此,在水稻的整个生产过程中,CTM处理的单位产量碳成本最低。综上所述,本研究揭示了不同耕作和残茬处理下的稻田生长季SR与CO2排放影响因子的相互作用关系,阐明了耕作与残茬处理个体及二者交互作用对CH4排放和相关因素的作用机理;分析了N2O排放特征和影响因子对不同处理的响应机制;评估了不同处理下三种温室气体对温室效应的贡献程度;进一步明确了整个水稻生产过程中常规耕作残茬还田（CTM）处理是最有利于降低东北稻作区碳足迹的处理方式,为我国黑土区和农田生态系统的可持续发展以及解决全球气候问题提供了理论和实践支持。