干旱和半干旱区是陆地生态系统的重要组成部分,在陆地生态系统碳循环中起着非常重要的作用。巴丹吉林沙漠位于中国西北干旱区,分布有湖泊、沙山、草地三种典型的下垫面。由于自然条件严酷、交通不便,巴丹吉林沙漠CO2收支平衡尚不明确,碳循环机制也缺乏认识。本研究以巴丹吉林荒漠生态系统中的湖泊、沙漠、草地生态系统为研究对象,利用涡度相关技术（EC）对三种生态系统的CO2通量进行观测,分析了CO2通量在不同时间尺度上的变化特征;量化了生态系统的碳吸收能力,明确其碳源/汇性质;分析了沙漠、草地生态系统净CO2交换（NEE）对不同强度降水事件的响应;分析了不同时间尺度上影响CO2通量的主要环境因素。主要得到以下结果和结论:（1）观测期内,湖泊生态系统的固碳能力最弱,年均CO2通量为-97.07 g C m-2a-1;沙漠生态系统的年均NEE为-127.54 g C m-2a-1;草地生态系统的固碳能力最强,年均NEE为-138.21 g C m-2a-1。根据三种生态系统的固碳速率和面积,估算出巴丹吉林沙漠全境年碳吸收量约为6.652×10~6 t。（2）不同生态系统中CO2通量的时间变化特征存在差异。湖泊生态系统中CO2的吸收主要发生在00:00到19:30左右。而沙漠、草地生态系统NEE的昼夜变化均呈“U”型,白天吸收CO2,夜晚则释放。湖泊生态系统在夏季有明显的CO2释放现象,秋季CO2吸收量最大。沙漠生态系统在夏季CO2的吸收量最大,冬季有CO2释放现象。草地生态系统在生长季受干旱的影响会由碳汇转为碳源。（3）湖泊生态系统表现为大气CO2的汇主要是非生物因素造成的。控制湖泊CO2吸收和释放的主要机制是无机过程,亦即以温度驱动的p H为主导,调节着水–气界面CO2的交换。（4）沙漠生态系统NEE对降水事件的敏感性较高,NEE对降水产生响应的降水阈值约为1.4 mm。降水强度越大固碳能力越强,达到最大CO2吸收量的时间和遗留效应的持续时间就越长。在中国西北气候暖湿化背景下,降水量和极端降水事件的频率预计会增加,这意味着沙漠生态系统的固碳能力将得到增强。（5）降水事件对草地生态系统碳通量具有很强的控制作用。小降水事件未能触发明显的NEE、总初级生产力（GPP）和生态系统呼吸(Reco)脉冲,而大降水事件或连续几天的小降水事件发生后会导致滞后的高同化现象。降水强度越大,碳通量脉冲和碳同化就越大。在中国西北气候暖湿化背景下,如果小降水事件的频率增加,会对Reco产生很大影响。但如果大降水事件尤其是极端降水事件频率增加,草地生态系统的固碳能力将得到增强。（6）控制CO2通量的主要气象因素在不同生态系统中存在差异。在湖泊生态系统中,半小时尺度上CO2通量与饱和水汽压差（VPD）、相对湿度（RH）、气温（Ta）、水表面温度（Tw）的相关性较高;在日、月尺度上,CO2通量均与Ta、Tw、净辐射（Rn）、VPD均具有较高的相关性。在沙漠生态系统中,半小时尺度上NEE与Rn的相关性最强,其次为土壤表面温度（Ts）;日尺度上NEE与Rn、30 cm土壤体积含水量(VWC30)、VPD的相关性较强;月尺度上NEE与Rn、VWC30具有较高的相关性。在草地生态系统中,无论是在半小时还是日尺度上,NEE和光合有效辐射（PAR）的相关性最高。本文研究了巴丹吉林荒漠生态系统中湖泊、沙漠、草地生态系统的CO2通量时间变化特征、碳源/汇性质、降水响应及环境影响因素。其结果有利于揭示荒漠生态系统碳循环机理,对丰富不同生态系统的碳循环研究以及寻找未知碳汇具有重要意义,同时为估算荒漠生态系统碳收支提供一定的依据。