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N2O是仅次于CO2和CH4的第三大温室气体，N2O等温室气体排放引起的全球变暖和臭氧层破坏是当前最为迫切的环境问题。农田土壤是全球N2O的主要排放源。川中丘陵区是我国重要的农产品生产基地之一，也是我国西南地区代表性的传统农业区域。因此，开展川中丘陵区农田生态系统N2O排放研究对编制我国温室气体排放清单和制定减排对策有重要的理论和实践意义。
依托四川盐亭农田生态系统国家野外科学观测研究站(31°16N，105°27 E)，通过田间定位观测，结合Agro-DNDC模型模拟，研究了川中丘陵区旱地(小麦-玉米轮作)、稻田(水稻-小麦、水稻-油菜和冬水田)和菜地生态系统N2O排放特征及其影响因素。探明了不同类型农田生态系统N2O排放规律，估算了该区农田系统N2O排放总量及不同种植制度农田对该区农田土壤N2O排放总量的贡献。查明了农田生态系统N2O排放的驱动机制，探讨了农田生态系统N2O减排机制。主要结论如下：
(1)常规水肥管理情况下，川中丘陵区农田生态系统N2O排放通量和N2O-N排放系数分别为87.4±19.5μg·m-2.h-1和1.16％，其中旱地(小麦，玉米)、水稻-小麦、水稻-油菜、冬水田和菜地系统N2O排放通量分别为58.4±9.9、71.7±13.6、35.8±9.4、15.4±7.9和168.4±37.3μg·m-2.h-1，N2O-N排放系数分别为1.14％、1.92％、0.62％、0.31％和1.81％。以现有作物种植面积计算的该区农田系统N2O排放总量为(212.2±41，9)×104kg，其中旱地、稻田和菜地系统N2O排放量分别占该区N2O排放总量的42.4％，29.7％和27.9％。
(2)农田生态系统N2O排放的季节变化是由一系列N2O脉冲式排放高峰和偶尔出现的因土壤对N2O吸收引发的排放低谷构成的。施肥、翻地、浇水等农作措施以及降雨造成土壤剧烈干湿交替是N2O排放高峰出现的主要驱动力。水旱轮作稻田和菜地系统N2O排放的日变化受土壤温度的驱动，并且表现出土壤温度日较差越大N2O排放日变化规律越明显的趋势。旱地农田土壤含水量偏低可能引起土壤N2O吸收，并且土壤对N2O吸收还与作物根系活动有关，无作物的裸露土壤N2O吸收现象更为明显。稻田土壤N2O吸收现象的原因是持续淹水使田间处于强还原状态而造成大气中的N2O被土壤吸收。
(3) Agro-DNDC模型能较好地模拟川中丘陵区旱地农田和水旱轮作稻田N2O排放的季节变化动态，但模型低估了农田土壤非农业活动期N2O排放，模型对施肥、翻地、降雨等事件的响应过于敏感，并且施肥或降雨后捕捉到的N2O排放峰值和排放峰持续时间较实际观测值偏小。DNDC模型对旱地农田N2O排放模拟的效果优于稻田，但模型对冬水田N2O排放的模拟效果较差。
在未来降雨量和气温±30％范围内变化时，该区农田土壤N2O排放通量的变化较大，并且降雨减少和温度降低对N2O排放的影响较降雨增加和温度升高的影响明显。
(4)施氮、土壤水分、土壤温度、土壤性质以及作物和轮作方式是农田生态系统N2O排放的主要影响因素。施氮是农田生态系统N2O排放量增加的直接原因，也是作物生长季N2O排放波动的主要驱动因子。当旱地农田土壤水分和土壤温度存在较大波动时，N2O排放通量与0-5cm土层土壤含水量及地下5cm处土壤温度均呈直线相关关系。土壤有机质含量、全N、碱解N和粘粒含量是影响N2O排放的土壤因子。作物(蔬菜)参与增加了农田生态系统N2O排放量，蔬菜生长对增加N2O排放的贡献小于粮食作物。长期淹水稻田改为水旱轮作田后N2O排放量显著增加，并且其贡献主要源自旱季作物生长期N2O大量排放。
(5)水热调控、肥料控制和作物及轮作方式选择是调控农田生态系统N2O排放的主要途径。旱地农田控制土壤水分(WFPS)<50％或>75％或稻田避免土壤频繁干湿交替可有效减少N2O排放。减少氮素利用率低的作物农田氮肥施用量，同时根据作物生育期长短调节施肥量可有效减少农田N2O排放。此外，肥料深施也是调控农田N2O排放的重要措施。同时，适当减少菜地种植面积、在水旱轮作田中，适当增加水稻-油菜田面积而减少水稻-小麦轮作田面积可有效减少农田系统N2O排放。