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大气中温室气体浓度增加是导致全球气候变化的重要原因。二氧化碳（CO2）是最主要的温室气体,近10年CO2浓度年均增速达2.4μmol mol–1,在温室气体排放中等稳定化情景下,2100年大气CO2浓度预计达到538-670μmol mol–1。陆地生态系统在全球碳平衡中占据着举足轻重的作用,可以抵消很大一部分人为的CO2排放。农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,且有固碳周期短、强度高、积蓄量大等特点,在维持全球碳平衡中具有特殊的地位。此外,农田生态系统也是甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的重要排放源,CH4和N2O排放量分别约占人为排放量的50%和60%。大气CO2浓度升高必然一定程度上直接或间接对农田生态系统碳氮循环产生影响,从而对未来气候系统产生反馈效应。中国是世界上最大的水稻生产国,种植面积约为29.7×10~6公顷,水稻产量约为209.6×10~6吨,占全球水稻总产量的30%。因此,深入研究稻田碳通量特征及温室气体排放对大气CO2浓度升高的响应和反馈机制,对于定量评估气候变化背景下我国农田生态系统的固碳潜力和温室效应具有重要意义。本研究于2018-2021年开展连续4个水稻（Oryza sativa L.）生长季原位控制实验。以背景大气CO2浓度为对照,在背景大气CO2浓度基础上增加200μmol mol–1,每种处理共计4个重复。采用静态箱-温室气体分析仪观测稻田碳通量的日尺度和季节尺度动态变化,同时结合环境因子、植物生长及土壤指标等分析影响稻田碳通量的主要因素;估算不同CO2浓度处理下CH4-C/CO2-C比例关系,综合稻田CO2、CH4和N2O净交换通量,全面评估稻田生态系统综合增温潜势;探究DNDC模型在大气CO2浓度升高下模拟稻田温室气体排放的适用性以及进一步量化气候要素、土壤因子和农田管理措施对稻田温室气体排放调控效应的敏感性差异。主要研究结果如下:（1）大气CO2浓度升高并未改变稻田碳通量的日尺度和季节尺度动态变化规律,但增强了稻田生态系统固碳能力。不同CO2浓度处理稻田CO2通量日变化均呈现单峰“U”型曲线。在日出后,随着光合有效辐射（PAR）的增强,CO2通量绝对值逐渐增大,约在中午时段达到CO2吸收峰值;而后随PAR降低而逐渐减小,在夜间稻田表现为CO2排放源。此外,CO2浓度升高并未改变稻田CO2净交换（NEE）、生态系统呼吸（RE）和总初级生产力（GPP）的季节性动态变化规律;不同CO2浓度处理稻田碳交换主要发生在水稻生长旺盛阶段,且此阶段的碳吸收能力也相对较强。在2018?2021年水稻生长季,不同CO2浓度处理下稻田均表现为CO2汇,CO2浓度升高处理使稻田CO2累积量（CAC）显著增加9.83?13.68%。（2）稻田生态系统碳通量受到多种因素共同影响,其中PAR和空气温度（Ta）、叶面积指数（LAI）和叶绿素含量（SPAD）分别是影响稻田CO2通量季节性变化的主要环境因子和生物因子。大气CO2浓度升高不同程度上增加水稻株高、LAI和生物量,而对SPAD没有显著影响。在4个水稻生长季,CO2浓度升高使水稻平均株高、LAI和地上生物量（AGB）分别增加0.61%、2.56%和10.28%。CO2通量与PAR、Ta、相对湿度（RH）、土壤温度（Ts）和湿度（SWC）显著相关,且基于PAR、Ta、Ts、SWC和RH组成的三因素复合模型可以解释2018?2021年水稻生长季CO2通量54.8?57.4%的变异。路径分析表明PAR和Ta对稻田CO2通量季节性变化有直接影响,其路径系数分别为?0.49和?0.24。此外,稻田CAC与AGB、LAI和SPAD显著相关,其中AGB可以解释2018?2021年水稻生长季CAC的43–78%变异。（3）大气CO2浓度升高促进稻田CH4和N2O排放,一定程度上抵消了稻田生态系统固碳增加的汇效应,从而导致稻田净增温潜势（NGWP）和温室气体强度（GHGI）增大。CO2浓度升高不同程度增加了水稻穗粒数和千粒重,同时也增加了空瘪率。总体而言,大气CO2浓度升高使水稻产量平均增加11.57%。不同水稻生长季CH4和N2O累积排放量变异性较大。从连续4年水稻季均值看,CO2浓度升高使稻田CH4和N2O累积排放量分别平均增加43.81%和8.23%;同时,CH4-C与CO2-C比例增加了27.21%。这表明尽管大气CO2浓度升高促进了稻田碳的吸收,但同时也促进了更多的碳以CH4的形式排放到大气中。不同CO2浓度处理和年际之间NGWP和GHGI存在显著差异,但不同处理和年份之间的交互作用对稻田NGWP和GHGI没有显著影响。在4个水稻生长季,大气CO2浓度升高使稻田NGWP和GHGI分别平均增加131.26%和131.72%。（4）DNDC模型经过参数本地化调整可以适应于大气CO2浓度升高下稻田生态系统碳氮循环的模拟研究。总体而言,DNDC可以较好模拟出不同CO2浓度处理下稻田土壤温度、CH4和N2O季节性动态变化趋势,且模拟值和实测值之间相关性达到显著水平;但模型对于稻田CH4和N2O排放模拟值较实测值相对偏高。敏感性分析结果表明,平均气温、土壤容重、黏粒含量和土壤有机碳（SOC）含量对大气CO2浓度升高条件下稻田CH4排放的影响较为明显;而季中烤田时间、SOC、土壤容重和土壤p H对稻田N2O排放的影响较为显著。