为探究气候变化背景下，小麦-大豆轮作体系中小麦季施用硝化抑制剂对大豆土壤无机氮、N2O排放及相关酶活性的后效作用，在控制气室内设置了不同的大气CO2浓度(400和600 μmol/mol)和气温(环境温度T和T+2℃)，在此基础上测定了小麦季添加硝化抑制剂时大豆土壤的硝态氮和铵态氮的含量、土壤硝化-反硝化相关酶活性以及N2O排放量。结果表明，小麦季添加硝化抑制剂配合麦秸还田，使大豆土壤的硝态氮和铵态氮均有所增加，但是对土壤硝化-反硝化酶的活性影响较小。升温(ET)使大豆土壤硝态氮含量显著增加，而铵态氮含量显著降低; 大气CO2浓度增加(EC)或同时升高气温和CO2浓度(ECT)，土壤硝态氮和铵态氮的含量均有所增加，但与环境高温和CO2浓度(CK)下的无机氮含量差异不显著。不同环境条件下的土壤硝化-反硝化酶的活性没有明显规律。在ET和ECT条件下，大豆生长季N2O排放总量均显著高于CK处理，且添加硝化抑制剂使N2O排放量降低。EC与CK条件下的N2O排放量差异较小，但在CK条件下，硝化抑制剂处理的N2O排放量显著高于普通尿素处理。综上所述，在气温和CO2浓度升高背景下，硝化抑制剂的合理施用有利于大豆土壤有效氮的增加，但是温度升高(ET和ECT)使N2O排放量增加，在此条件下添加硝化抑制剂可以减少N2O的排放，单独升高CO2浓度(EC)时，N2O排放的变化不明显。本研究可为未来气候变化背景下的小麦-大豆轮作施肥管理及农田N2O减排提供理论支持。

农田土壤温室气体排放对气候变化的响应是农业响应气候变化的热点问题。本试验开展了CO2浓度和温度升高对冬小麦土壤温室气体排放影响的研究，测定CO2浓度(600 μmol/mol)和温度升高(环境温度+2℃)条件下冬小麦土壤中硝态氮和铵态氮的含量，以及温室气体排放通量和生长季排放总量，结合冬小麦的产量计算该生长季的综合温室效应(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)。结果表明: 拔节期CO2浓度和温度升高条件下，冬小麦土壤硝态氮含量显著增加; 三个时期CO2浓度和温度升高条件下，冬小麦土壤铵态氮含量均以不同程度增加; 升温(T1C0)、CO2浓度升高(T0C1)及复合(T1C1)条件下，CO2生长季总排放量较对照(T0C0)分别增加了20.73%、22.18%和23.28%; 而N2O生长季排放总量只有在T0C1中会显著增加，T1C0及T1C1中N2O生长季总排放量较T0C0分别减少了26.35%、18.41%; T1C0中CH4生长季总吸收量较T0C0显著减少了93.56%，T0C1及T1C1对其无显著影响; T1C0中冬小麦产量较T0C0显著减少了19.93%，而T0C1和T1C1中分别增加了15.36%、9.88%。T1C0、T0C1和T1C1中GWP与T0C0相比均显著增加，而GHGI在T1C0中较T0C0显著增加，T0C1和T1C1中GHGI与T0C0相比有所减少，但不显著。综上所述，在CO2浓度升高和温度升高的条件下，CO2和N2O生长季总排放量均有不同程度的增加，CH4生长季总排放量在升温处理下会显著减少。麦田三种温室气体预估GWP对环境不利。本研究对CO2浓度和温度升高条件下的北方麦田温室气体进行了估算，可为未来农业减排措施的制定提供理论支持。

为探讨旋耕秸秆还田和免耕秸秆覆盖对旱地小麦生长及产量的影响, 在临汾市尧都区长期保护性耕作试验区进行大田试验, 以‘晋麦102号’为试验材料, 研究旋耕秸秆还田、免耕秸秆覆盖两种耕作模式对麦田土壤含水量、小麦叶片抗旱生理指标、渗透调节指标、光合作用、生物量、叶面积指数、小麦产量的影响。结果表明: 1)在旱地小麦关键生育期, 免耕秸秆覆盖较旋耕秸秆还田可明显提高0～50 cm、120～200 cm土层的含水量, 增加小麦可利用的水分; 2)免耕秸秆覆盖较旋耕秸秆还田减少抗氧化酶活性失衡, 减少膜质受损, 缓解体内细胞渗透失衡, 维持小麦正常生长需要的水分, 延缓叶片衰老; 3)免耕秸秆覆盖可提高小麦叶片叶绿素含量, 缓解叶绿素a的降解, 促进小麦的光合作用和营养积累; 4)免耕秸秆覆盖可提高小麦叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率; 5)免耕秸秆覆盖增加叶面积指数, 促进籽粒灌浆, 增加小麦分蘖数和每平方米穗数, 从而提高旱地小麦产量。本研究可为旱作小麦合理耕作提供科学依据。

为明确大气CO2浓度升高对大豆糖代谢和脂肪代谢的影响, 本研究以高油大豆品种“晋大70”为材料, 利用控制气室设置CK(CO2浓度为400?μmol/mol)和EC(CO2浓度为600 μmol/mol)两个处理, 大豆整个生育期均在控制气室内, 在大豆鼓粒期利用便携式气体交换系统LI-6400测定光合参数, 测定叶绿素含量、糖代谢和脂肪代谢相关指标, 并在收获期测定产量指标。结果表明: CO2浓度升高显著提高叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量, 使大豆净光合速率和水分利用效率显著提高59.7%和63.2%; 叶片中的蔗糖磷酸合成酶和异柠檬酸裂解酶活性在高CO2浓度下显著升高28.8%和215.0%, 琥珀酸脱氢酶活性、乙酰辅酶A羧化酶和二酰基甘油酰基转移酶活性显著降低; CO2浓度升高使籽粒中可溶性糖含量、蔗糖含量、蔗糖合成酶和异柠檬酸裂解酶活性显著下降, 但显著增加异柠檬酸脱氢酶(248.2%)、琥珀酸脱氢酶(75.0%)、乙酰辅酶A羧化酶活性(15.8%); 大豆的单株粒重、单株荚数和百粒重在CO2浓度升高条件下显著升高25.6%、23.4%和21.1%。研究表明, 在高CO2浓度下, 大豆鼓粒期叶片蔗糖代谢和磷酸戊糖途径代谢加强, 三羧酸循环和脂肪代谢减弱, 籽粒中蔗糖代谢减弱, 磷酸戊糖途径、三羧酸循环和脂肪代谢加强。本研究结果将有助于了解CO2浓度升高条件下对大豆糖代谢和脂代谢的影响, 为未来气候变化背景下大豆生产与管理提供理论依据。