保護性耕作在提升土壤有機碳儲量、改善土壤團聚結構及維持作物生產力等方面具有積極作用。量化不同耕作方式下環境、能源和經濟效益相關的關鍵指標，可以為實施低碳、清潔和可持續的農田管理措施提供科學依據。“黑土糧倉”先導專項長春示范區研究團隊，基于東北黑土區長期定位試驗基地（建于2012年）連續兩年監測的生長季內土壤溫室氣體（GHG）排放通量、生產過程中原料投入及產出數據，利用生命周期評價法（LCA）對不同耕作方式下（常規耕作秸稈不還田（CT）、翻耕秸稈還田（MP）和免耕秸稈還田（NT））的碳足跡（CF）、能量收支和凈生態系統經濟效益（NEEB）進行了評估。

研究結果表明，與常規耕作（秸稈不還田）相比，免耕秸稈還田能夠降低土壤N2O排放量，增加CH4吸收量，而翻耕秸稈還田則顯著促進土壤CO2排放量；不同耕作方式下的玉米產量無顯著差異；免耕秸稈還田下土壤溫室氣體排放量和農業投入溫室氣體排放量（AIGHG）均為*低，故而減少了約40%的碳足跡；通過分析能量收支和經濟效益發現，由于柴油消耗量較低，翻耕秸稈還田和免耕秸稈還田約減少了8.4%-35.7%的能量投入和6.7%-28.4%的資金投入，但不同耕作方式間能量產出和凈經濟效益的差異并不顯著。長遠來看，東北黑土區免耕秸稈還田在保證玉米產量的同時，可以*大限度地降低碳足跡和能源投入。研究結果豐富了長期實施保護性耕作在環境、能源和經濟方面的效應，有助于闡明農業系統在實現碳中和及節約能源方面的貢獻。

研究成果發表在國際期刊Agricultural Systems，研究由中國科學院東北地理與農業生態研究所博士研究生張旸（第一作者）和梁愛珍研究員（通訊作者）共同完成，研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項（XDA28080200）的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.agsy.2024.103872

圖1東北黑土區不同耕作方式下溫室氣體累積排放量及玉米產量

圖2 東北黑土區不同耕作方式下玉米生產的碳足跡、能量收支及經濟效益