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由于人类活动不断地向大气中排放温室气体，例如二氧化碳（CO 2 ）、甲烷（CH 4 ）和氧化亚氮（N 2 O）等，导致全球气候不断恶化。随着农业生产规模化与机械化程度的提高，农业生产全过程与能源耗用联系更加紧密，排放的温室气体也逐渐增加。水稻是我国最重要的粮食作物之一。农业温室气体排放主要来源于稻田，对全球温室效应有很大的影响。稻田在作物生长过程中不断地排放CH 4 和N 2 O，这些温室气体的排放受气候、土壤特征和农业管理措施等因素的影响较大。全面了解CO 2 、CH 4 和N 2 O排放规律及其相关关系是实现稻田温室气体减排的前提和客观要求。
农业生产会产生大量的温室气体，土壤中的有机物质经微生物分解，以CO 2 的形式释放入大气。土壤中有机质的含量及其矿化速率、土壤微生物种类及活性、土壤动植物的呼吸作用强弱等都会影响土壤的呼吸强度，从而影响农田生态系统中CO 2 的排放。土壤CO 2 排放过程实际是土壤中生物代谢和生物化学等因素综合作用的产物 [1] 。与CO 2 相比CH 4 和N 2 O含量占温室气体总量的比例相对较小，分别为22.9%和7.1% [2] ，但其全球增温潜力相对较大。长期淹水的稻田经过发酵作用产生大量CH 4 ，而全球的N 2 O有50%来自土壤的硝化和反硝化过程。大量的温室气体产生，造成了全球气候变暖，并因此带来了一系列的环境问题。人类活动产生的温室气体中有14%来自于农业生产，是温室气体的主要排放源 [3] 。农业活动也产生大量的CH 4 和N 2 O，分别占人类活动所产生CH 4 和N 2 O总量的52%和84% [4] 。CH 4 和N 2 O虽然是2种痕量温室气体，但与全球变暖密切相关，对温室效应的贡献率约为 15%和6% [5] 。
针对东北寒地稻作面积不断扩大，常规淹灌和大量施用氮肥的水肥管理方法可能带来CO 2 、CH 4 和N 2 O等温室气体排放总量进一步增加的实际情况，本书采用田间试验和室内分析相结合的研究方法，以不同水肥管理模式下的温室气体排放实际监测数据为基础，探讨稻田CO 2 、CH 4 和N 2 O的排放规律，阐述稻田环境因子变化及水稻生长变化对CO 2 、CH 4 和N 2 O温室气体排放的影响机理。以节水增产减排为目的，建立东北寒地稻田CO 2 、CH 4 和N 2 O季节平均排放率和年排放量、明确影响东北寒地稻田CO 2 、CH 4 和N 2 O排放的关键环境因子，考虑稻田CH 4 和N 2 O排放存在彼此互为消长的关系，应从稻田温室气体减排的综合效应方面，发展水肥因子共同作用的最佳模式，为稻田温室气体减排提供一定的参考。
解决气候变化问题的措施，从根本上主要是减少人为温室气体排放或使大气中温室气体吸收的量得到增加 [6] 。我国稻田温室气体排放已引起国内外广泛的关注。许多研究者针对我国稻田土壤CH 4 和N 2 O的排放进行了比较深入的研究 [7-11] 。我国稻田CH 4 和N 2 O排放的观测研究数据得到了较大的积累，这些数据为我国稻田温室气体的精确估算提供了研究基础。而温室气体中CO 2 排放的研究，主要集中在森林生态方面，稻田及旱田中CO 2 排放的研究资料比较少。目前有关中国稻田温室气体排放的研究组要集中在黄河以南的水稻主产区。东北地区是我国重要的商品粮生产基地，近十年来东北地区的稻田种植面积迅速增加。在提高更多粮食产量的同时，稻田的温室气体排放总量也在不断增加 [12] ，然而东北寒地稻田温室气体排放相关研究文献非常有限 [13，14] 。由于我国幅员辽阔，气候带跨度大、土壤类型复杂多样，热量条件及水稻的生长期存在较大差异，北方与南方水稻种植方式不同，各稻田CO 2 、CH 4 和N 2 O排放也存在较大的差异性。特别是东北寒地稻作区冬季寒冷漫长、农田土壤有机质相对较高、水肥管理模式等方面都与南方水稻区有较大的差异，有必要对东北寒地稻田CO 2 、CH 4 和N 2 O排放进行试验研究。在影响稻田CO 2 、CH 4 和N 2 O排放的众多因素中起主导作用是水肥管理。其直接决定着稻田水分状况和水稻生长。