最近30年来,大气中CO2、CH4和N2O等主要温室气体的排放导致的全球变暖问题倍受瞩目。减少和限制温室气体的排放成为众多领域科学家研究的重点和热点,增汇减排成为全球共识和碳中和行动的主要目标。内蒙古大兴安岭地区是我国高纬度寒温带针叶林区,也是对气候变化敏感的多年冻土区之一。本项研究选取兴安落叶松（Larix gmelinii）林的土壤主要温室气体通量为研究对象,利用温室气体测量系统（UGGA和SF-3000）于2018年8月～2020年11月对兴安落叶松林土壤进行连续原位观测,分析土壤CO2和CH4通量的日变化、月变化、季节变化以及年际变化,探究土壤CO2和CH4通量的时间变化特征及其对环境因子变化的响应,明确温室气体的源汇效应。利用便携式温室气体测量系统（UGGA和PS-3000）于2020年生长季（6～9月）对灌丛沼泽湿地、林间草地、落叶松林地的土壤CO2和CH4通量进行观测,并对土壤呼吸组分分离、不同抚育间伐强度、降雨格局改变、模拟氮沉降对土壤CO2和CH4通量影响进行观测,比较土壤CO2和CH4通量的空间变化特征,分析在不同处理下土壤CO2和CH4的通量变化特征,阐明土壤CO2和CH4通量的环境影响机制。此外,于2020年11～12月采集了冬季冻结期土壤CO2和CH4通量数据,深入分析非生长季土壤CO2和CH4通量变化特征。现针对土壤冻融期、生长季、非生长季及全年的CO2和CH4通量特征及其环境影响与干扰响应研究结果和结论分述如下:1、冻融期土壤CO2和CH4通量特征（1）冻融期土壤CO2通量特征（1）CO2通量日变化。在冻融期,CO2通量日排放呈现单峰型。午时至午后达到峰值且波动大,午夜至黎明排放量最低且波动小,峰值是谷值的2～3倍。（2）CO2通量月变化。在冻融期,CO2通量的月变化特征基本呈现“U”型。在冻结期（10～11月）,CO2排放逐渐减弱、波动小,由0.96μmol·m-2·s-1降到0.04μmol·m-2·s-1;在消融期（4～5月）,CO2排放逐渐增强、波动大,由0.07μmol·m-2·s-1增到0.71μmol·m-2·s-1。（2）冻融期土壤CH4通量特征（1）CH4通量日变化。在冻融期,CH4通量呈现明显的昼夜变化,并与土壤温度变化密切相关。整体上呈现双峰型,峰值集中于夜间,午时达到最小。研究发现,地表冻融期的土壤温度昼夜变化在±10℃之间,以及土壤水汽介于6%～12%时,有利于土壤CH4的吸收(吸收值可达1.0 nmol·m-2·s-1以上)。（2）CH4通量月变化。在冻融期,CH4通量月变化呈“n”型。冻结期（10～11月）,CH4通量由-1.44±0.29 nmol·m-2·s-1降至-0.12±0.0 3nmol·m-2·s-1,吸收速率降低了12倍。在翌年4月下旬至5月末的消融期,CH4通量由-0.11 nmol·m-2·s-1增加至-1.25nmol·m-2·s-1,吸收速率增加了11倍。（3）冻融期土壤CO2和CH4通量累积在土壤冻结期间,CO2通量累积为780 kg·ha-1,其中11月占20.57%;CH4通量累积为0.60 kg·ha-1,11月占19.49%。在消融期间,CO2通量累积为960 kg·ha-1,其中4月占12.24%;CH4通量累积为0.52±0.05 kg·ha-1,4月占11%。在冻融期,CO2和CH4通量累积分别是1740±180 kg·ha-1与1.12±0.04 kg·ha-1。2、生长季（6～9月）土壤CO2和CH4通量特征（1）生长季土壤CO2排放通量特征（1）CO2通量日变化。CO2通量日排放呈现单峰型,午时至午后达到最大,午夜至黎明排放量最低且波动小,CO2通量日变化与温度呈显著正相关。（2）CO2通量月变化。CO2通量月排放呈显著的单峰变化规律,6～9月CO2通量分别为1.26、2.51、3.28和1.97μmol·m-2·s-1,土壤CO2排放通量整体大小为8月>7月>9月>6月。（2）生长季土壤CH4吸收通量特征（1）CH4吸收通量日变化。CH4通量呈显著的双峰变化规律。凌晨时段CH4吸收通量值最大,午时或午后时段CH4通量最小。CH4吸收通量日变化与温度呈显著负相关。（2）CH4吸收通量月变化。CH4通量表现为双峰型变化特征。6～9月CH4吸收通量值分别为-1.386、-2.069、-1.204、-1.431 nmol·m-2·s-1,土壤CH4吸收通量的绝对值整体大小为7月>9月>6月>8月。3、全年土壤CO2和CH4通量季节变化特征（1）全年土壤CO2排放通量季节变化特征CO2通量在全年中表现出明显的季节变化特征。CO2通量春秋低、夏季高,而冬季排放通量近于零(0.04μmol·m-2·s-1)。生长季土壤呼吸的贡献率最大。（2）全年土壤CH4吸收通量季节变化特征CH4通量在全年中表现出明显的季节变化特征。CH4通量春秋低、夏季高,冬季吸收通量近于零,且偶有排放现象(排放量可达0.12 nmol·m-2·s-1)。虽然在冬季出现了CH4排放的现象,但全年表现为汇。4、土壤CO2和CH4通量对环境因子响应拟合与分析从4月～9月,土壤CO2通量和CH4通量与大气温度、土壤温度及水汽浓度相关均极显著,CO2通量与土壤10 cm温度的相关性最高（R~2=0.83,P<0.01）。由相应拟合模型回归得知,当土壤水汽浓度低到2476.5ppm时,CO2通量达到0;当大气温度降到-19.2℃时,土壤CO2通量为0.01μmol·m-2·s-1;当地表温度降到-17.2℃时,CH4通量为0。据此判定,大兴安岭林区冬季土壤CO2通量与CH4通量几乎为0。研究表明,在生长初期和生长末期,温度是CO2通量的主要限制因子。5、不同组分处理对土壤CO2和CH4通量的影响（1）生长季不同组分处理对土壤CO2和CH4通量的影响（1）不同组分处理对土壤CO2通量的影响。土壤各组分CO2通量日变化均表现为单峰型。CO2通量大小为:总呼吸（RS）>断根呼吸（RH）>去除凋落物呼吸（D）>断根并去除凋落物呼吸（RD）。土壤温度对土壤总呼吸和断根呼吸的影响显著。通过断根与去除凋落物处理,生长季林下土壤CO2通量减少47%～70%。各组分CO2通量贡献率:土壤占总呼吸41%;活根占总呼吸26%;凋落物占总呼吸33%。（2）不同组分处理对土壤CH4通量的影响。不同组分处理的土壤CH4通量日变化均是午时前后最小、凌晨时段最大;月变化是7月CH4通量最大;断根处理致使各月CH4吸收通量最小,说明活根对CH4吸收有促进作用。通过断根与去除凋落物处理,生长季CH4吸收通量减少6%～23%。各组分对CH4通量贡献率:土壤占总通量73%,活根占总通量24%,凋落物占总通量3%。（2）非生长季不同组分处理对土壤CO2和CH4通量的影响（1）对土壤CO2通量的影响。11～12月各组分处理CO2通量表现为微量排放(0.079μmol·m-2·s-1),是6～9月生长季平均值(4.1μmol·m-2·s-1)的2%。（2）对土壤CH4通量的影响。11～12月各组分处理不同时段CH4通量表现为微量吸收和微量排放(-0.058～0.069 nmol·m-2·s-1),是6～9月生长季平均值(-1.52nmol·m-2·s-1)的4%。6、不同立地类型土壤CO2和CH4通量特征（1）生长季不同立地类型土壤CO2和CH4通量（1）不同立地类型土壤CO2通量。林间草地6月最大,灌丛沼泽湿地7月最大,落叶松林地8月最大。林间草地、灌丛沼泽湿地、落叶松林地CO2通量生长季月均值依次为5.461、3.590和5.059μmol·m-2·s-1。各地类CO2通量变化与温度变化相关性好。（2）不同立地类型土壤CH4通量。林间草地、灌丛沼泽湿地、落叶松林地CH4通量均7月最大。林间草地、灌丛沼泽湿地、落叶松林地CH4通量生长季月均值依次为-0.389、0.066和-1.559 nmol·m-2·s-1。各地类CH4通量变化与温度变化相关性好。（2）非生长季不同立地类型土壤CO2和CH4通量（1）不同立地类型土壤CO2通量。11～12月非生长季各立地类型土壤CO2通量很小,其排放量大小为:林间草地（G）>落叶松林地（F）>灌丛沼泽湿地（W）,平均通量值依次为0.392、0.134和0.062μmol·m-2·s-1。（2）不同立地类型土壤CH4通量。11～12月非生长季灌丛沼泽湿地和林间草地都表现CH4排放(分别为0.123 nmol·m-2·s-1和0.117 nmol·m-2·s-1),落叶松林地则表现为微量吸收(-0.058 nmol·m-2·s-1)。7、土壤CO2和CH4通量的空间异质性生长季,CO2和CH4通量表现很强的空间异质性。距离根系中心越近,CO2和CH4通量越大;距离树干基部1 m处（径向水平距离）的通量是4 m处通量的2倍以上。这也说明,在生长季,根系对温室气体排放与吸收具有重要影响;而在非生长季,土壤CO2和CH4通量空间异质性显著减小。8、干扰对土壤CO2和CH4通量的影响（1）间伐强度对土壤CO2和CH4通量的影响间伐强度对土壤CO2和CH4通量影响,因间伐强度不同、月份不同、日时段不同、林分结构不同以及测定样地空间不同,而表现影响极为复杂。（2）减雨处理对土壤CO2和CH4通量的影响（1）减雨处理对土壤CO2通量的影响。生长季减雨处理对CO2排放具有抑制作用,CO2排放量减少28%以上,特别是生长季初中期减雨处理对CO2排放具有更强的抑制作用,但在生长季末期高强度减雨处理对CO2排放具有促进作用。（2）减雨处理对土壤CH4通量的影响。生长季减雨处理对CH4吸收具有促进作用,CH4吸收量增加18%以上,特别是低强度减雨处理对CH4吸收具有更强的促进作用,CH4吸收量增加79%。（3）增雨处理对土壤CO2和CH4通量的影响（1）增雨处理对土壤CO2通量的影响。生长季增雨处理对CO2排放促进效果达到极显著水平。其中,低度增雨的促进作用大于中度增雨,且作用时效长。（2）增雨处理对土壤CH4通量的影响。生长季增雨具有降低CH4吸收作用。低度增雨对降低CH4吸收作用在48 h内达到显著水平;中度增雨对降低CH4吸收作用在48 h内达到极显著水平。（4）模拟氮沉降对土壤CO2和CH4通量的影响（1）模拟氮沉降对土壤CO2通量的影响。施肥模拟氮沉降各梯度处理均促进了土壤CO2的排放,促进作用达47%以上。促进作用随着时间推移呈波动式增加后再波动式减小。（2）模拟氮沉降对土壤CH4通量的影响。不同梯度的施氮肥处理在同一时段内均表现为抑制土壤CH4的吸收,并且高氮处理的抑制效果最显著。文中对不同干扰条件下土壤温室气体通量进行了环境影响分析与讨论。本研究揭示了大兴安岭地区兴安落叶松林土壤CO2和CH4通量在生长季、非生长季、冻融关键期和不同处理方式及不同干扰模式下的通量变化特征。研究结果可为气候变暖背景下,高纬度寒温带兴安落叶松林生态系统地下碳循环机制及该区域碳源、汇效应研究提供理论依据与数据参考。