IPCC报告指出,北方高纬地区是气候变化敏感区,气候变化对该地区水热条件影响显著,近几十年来,全球温度的上升造成该地区多年冻土的持续退化。北方高纬泥炭沼泽碳储量占全球土壤碳库的1/3,在气候变化的作用下,北方高纬泥炭沼泽有可能从碳汇转化成为碳源,对气候变化起到反馈作用。目前关于气候变化对北方高纬泥炭沼泽碳循环影响的研究还很薄弱。因此,本研究选取大兴安岭多年冻土泥炭沼泽为研究对象,采用涡度协方差法,对生态系统二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄）交换通量进行连续定点观测,通过对数据的整合分析,探究从日变化到季节变化尺度地-气间CO₂和CH₄交换的规律,分析不同时间尺度的环境控制因子,改进和完善现有统计模型,模拟不同时间尺度地-气间CO₂和CH₄交换,并根据增温实验的情境,预测增温对大兴安岭多年冻土泥炭沼泽地-气间CO₂和CH₄交换的影响。本研究主要有以下几方面的进展:1在涡度协方差法数据处理方面:以通量贡献区和湍流稳定性作为控制条件,采用更加严格的通量数据质量控制标准,建立通量数据筛选方案,能够显著提高了观测数据质量,减少观测数据总体不确定性。采取这种处理方法,能够揭示更高时间分辨率下地-气间CO₂和CH₄交换的规律,发现CH₄交换的日间变化规律呈现单峰分布趋势,CO₂交换在午前和午后呈现不同的光响应趋势。除此之外,地-气间CH₄通量呈现一定程度的空间差异性。2揭示了多年冻土泥炭沼泽地-气间CH₄交换通量的变化特征和环境控制因子:2014年和2015年生长季观测到CH₄交换通量的波动范围分别为1.8⁴0.2 mg CH₄ m-2 d-1和-3.9¹5.0 mg CH₄ m-2 d-1。CH₄通量与深层（15 cm及以下）土壤温度、融深显著相关。据估计,2014年和2015年生长季后半段CH₄释放分别占整个生长季释放量的77.9%和85.9%。将标准化的融深作为模拟CH₄交换通量的控制系数加入指数型温度响应模型能够有效提高多年冻土泥炭沼泽CH₄通量模拟准确度。CH₄通量的季节变化受到多年冻土由表层到深层逐层进行的季节性融化特征以及季节性温度变化共同控制。强降水事件和生长季总降水量分别对CH₄通量的短期变化和CH₄释放的年际差异有显著性影响。3揭示了多年冻土泥炭沼泽地-气间CO₂交换通量的变化特征和环境控制因子:经典光响应方程适用于模拟研究区植被光合速率,在日变化尺度上高强度光照可能导致植物光合能力的降低,描述光合和呼吸速率的参数在季节变化的尺度上呈现显著的单峰分布趋势。与呼吸速率的温度响应方程相结合,利用改进的CO₂交换模型,模拟日CO₂净交换量波动范围在-4.42 g C m-2 d-1和2.90 g C m-2 d-1之间,2014年和2015年生长季（5月19日¹0月8日）吸收量分别为78.35 g C m-2和90.07 g C m-2。表观光能利用率最大约为0.049 mol CO₂ mol photon-1,生态系统理论光合速率上限约为27.24μmol CO₂ m-2 s-1,而系统能够达到的CO₂净最大交换通量约-15μmol CO₂ m-2 s-1。每个生长季8月中下旬,系统由碳汇逐渐向碳源转化。4预测了在增温的情境下多年冻土泥炭沼泽CO₂交换通量的变化趋势:被动增温系统能够模拟变暖条件下环境因子的变化趋势,根据被动增温系统内环境数据记录,开顶箱内部气温和5 cm土温平均分别上升约0.81°C和2.42°C。根据这一情境,模拟气候变化条件下多年冻土泥炭的响应特征,系统的碳源特征逐渐减弱,至气温上升0.67oC,对应土壤温度上升约2.0oC时,估算全年尺度上多年冻土泥炭转化为净CO₂源,而当气温上升约1.0oC,土壤温度上升约3.0oC时,生态系统在生长季内向净CO₂源转化。