我国是农业大国，也是秸秆大国。据农业部门统计，2015年我国主要农作物秸秆理论资源量为10.4亿吨，秸秆资源总量位居世界第一。其中，可收集资源量为9.0亿吨，利用量为7.2亿吨，秸秆综合利用率达到80.1%^[1]。秸秆还田是当今世界普遍重视的一项培肥地力的增产措施，在增肥增产的同时，还杜绝秸秆焚烧造成大气污染，秸秆还田形式一片大好^[2]。

还田秸秆进入土壤后的分解过程包括有机物质矿化和腐殖质化两大过程：秸秆中的碳一部分被矿化分解，释放出CO₂；一部分在土壤微生物作用下被分解转化形成腐殖质^[3]。大量研究表明，在全球变暖背景下，秸秆大量还田对农田土壤CO₂、CH₄和N₂O等温室气体排放产生了一定的影响^[4-8]。同时，对土壤呼吸也产生重要影响^[8-10]。土壤呼吸和温室气体排放又会加剧全球气候变暖。

土壤呼吸向大气提供CO₂，是土壤有机碳库输出的重要环节。从土壤中释放出来的CO₂约占环境与陆地交换量的25%^[11]。因此，土壤呼吸速率相对小的改变将显著影响大气CO₂浓度和土壤碳的累积速率，从而加剧或减缓全球气候变暖^[12]。气候变暖将进一步增强土壤呼吸作用，释放出更多的CO₂，进一步加剧全球气候变暖^[13]。土壤呼吸强度主要取决于土壤中有机质的数量及矿化速率、土壤微生物类群的数量及活性、土壤动植物的呼吸作用等^[14]。土壤温度是影响土壤呼吸的主要因子之一。研究表明，增温能直接影响土壤呼吸，同时增温也能通过影响土壤水分、盐分、土壤理化性质等环境因子以及光合作用、凋落物等生物因子对土壤呼吸产生间接影响^[15]。

农田排放CH₄来自于对厌氧微生物对有机物的分解，N₂0排放主要产生于微生物参与下的硝化与反硝化作用^[14]。土壤温度会通过影响酶活性进而影响土壤微生物呼吸的敏感性，研究表明，在不受其他限制因子影响的条件下，土壤微生物呼吸的温度敏感性随温度的升高而下降^[16]。

目前，国内外关于秸秆还田对土壤呼吸和温室气体排放影响的研究已经有很多，但在全球变暖背景下，研究气候变暖对秸秆还田的土壤呼吸和温室气体排放影响的研究却很少。因此，本研究通过研究增温对大豆叶片及根系分解的影响，进而探讨气候变暖与秸秆还田的内在联系，为以后深入研究农田土壤碳循环过程提供基础参考资料和理论支撑。

1.秸秆还田的固碳减排作用研究

秸秆还田主要通过增加土壤碳库的输入实现固碳。不同的气候、土壤、耕作、养分条件下，还田秸秆中8%~35.7%的有机碳以土壤有机碳的形式在土壤碳库中保存下来^[17]。我国农田土壤固碳措施有效性的研究表明，全面推广秸秆还田的情景下，还田总量4.39亿吨，土壤固碳42.23TgCa^-1,但秸秆还田引起的温室气体泄露，按其100年时间内的全球增温潜势折算为碳当量为6.64 TgCa^-1，可以抵消该情景土壤固碳量的15%^[14]。

2.秸秆还田对温室气体排放的影响

（1）秸秆还田对土壤呼吸的影响

秸秆还田后，在各种环境因子的共同作用下，影响着农田土壤呼吸。其影响程度与秸秆还田量、秸秆类型、秸秆还田形式等有着一定的关系，但总体来说秸秆还田一般都能增加农田土壤的呼吸^[7,9]。

(2)秸秆还田对土壤CH₄和N₂O排放量的影响

秸秆还田下CH₄排放通量是秸秆焚烧处理的4.2-5.4倍^[4]；稻季麦秸还田，能增加稻田排放达2.5倍，但减少19%的N₂O排放^[5]；秸秆还田增加CH₄排放达无秸秆还田1.4-2.8倍^[6]。以上研究表明，稻田秸秆还田会显著增加CH₄排放，但对N₂O的影响不一致^[8]。

3.增温对土壤呼吸的影响

大量研究发现，对于短期增温来说，土壤呼吸速率随着土壤温度的升高而增加；对于长期增温的实验，土壤呼吸对增温的响应则无统一规律。并且，增温对土壤的呼吸作用在空间格局上也表现出很大差异。增温可对根呼吸和微生物呼吸产生直接影响，也可以通过改变其他环境因子或生物要素从而间接影响土壤呼吸。众多研究表明，随着温度的升高或增温时间的延长，土壤呼吸速率的增长幅度往往下降或者停止，其对温度变化的敏感程度降低，表现出所谓的温度适应性。但关于土壤呼吸对温度适应性的机制，目前尚未达成共识^[15]。

4.增温对土壤微生物的影响

温度对降解微生物有重要影响。在一定范围内，随着培养温度的升高，秸秆降低微生物活性增强，微生物生物量增加，可以加速秸秆分解^[18]。秸秆腐解微生物代谢多样性在不同温度下差异显著^[19]。增温对酶活性的影响一般表现为促进作用，但是由于增温引起的土壤物理状况和养分差异，也可能导致土壤酶活性受增温的影响很小甚至不明显^[15]。

一、增温处理和对照下的大豆叶片和根系的分解动态变化；

1.增温条件下大豆叶片和根系的分解动态变化

2.对照条件下大豆叶片和根系的分解动态变化

二、增温处理和对照条件下大豆叶片及根系分解的累计排放量；

1.增温条件下大豆叶片和根系分解的累计排放量

2.对照条件下大豆叶片和根系分解的累计排放量

三、增温处理和对照条件下大豆叶片及根系分解后土壤脲酶活性、转化酶活性、过氧化氢酶活性的差异；

1. 增温处理下大豆叶片及根系分解后土壤脲酶活性、转化酶活性、过氧化氢酶活性的差异；

2. 对照条件下大豆叶片及根系分解后土壤脲酶活性、转化酶活性、过氧化氢酶活性的差异；

四、不同处理条件下土壤脲酶活性、转化酶活性、过氧化氢酶活性与大豆叶片和根系分解系数的关系。

1. 增温处理下土壤脲酶活性、转化酶活性、过氧化氢酶活性与大豆叶片和根系分解系数的关系。

2.对照条件下土壤脲酶活性、转化酶活性、过氧化氢酶活性与大豆叶片和根系分解系数的关系。