荒漠生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,其水分、热量和CO2的交换传输对全球气候变化有着一定的影响,因此,研究其碳循环和水循环的变化规律及控制机制对整个陆地生态系统的物质与能量交换具有重要意义。本文的研究对象选取科尔沁沙地沙丘和草甸两个典型的生态系统,采用涡度相关以及生态-气象-土壤环境监测两大技术手段,探讨典型生态系统水热碳通量的变化特征及环境因子对其的影响作用,深入剖析生态系统水热传输规律和碳水循环特征,得到的主要结论如下:(1)沙丘和草甸净生态系统交换量(NEE)日变化呈“U”型曲线,沙丘和草甸日吸收CO2通量最大峰值均出现在7月。沙丘和草甸CO2通量具有明显的季节变化,呈先增后减的变化趋势。在生长季,沙丘NEE总量为-453.60 g·m-2·d-1,草甸NEE总量为-1307.42 g·m-2·d-1,均表现为碳汇,但草甸生态系统碳汇能力较强。影响沙丘和草甸NEE的主要因素为光合有效辐射(PAR)和温度(T)。(2)沙丘和草甸生态系统水热通量月平均日变化均表现为单峰型。生长季草甸生态系统以潜热通量交换为主,日通量最大值出现在7月(323.22W·m-2),沙丘显热通量最大值出现在7月,为62.70 W·m-2。对比两种下垫面能量收支状况,发现沙丘的净辐射主要分配给显热通量,草甸则主要分配给潜热通量说明不同下垫面存在着能量分配较大的差异性。通过相关分析表明,生长季沙丘和草甸的潜热通量与净辐射、空气温度有显著的相关关系,显热通量与净辐射有显著相关关系,而沙丘的显热通量与空气相对湿度存在较显著相关关系,草甸则是潜热通量与空气相对湿度呈较为显著的相关性。2018年生长季沙丘(5-10月)总蒸散量为233.72 mm,草甸(6-10月)总蒸散量为424.79 mm。生长季净辐射对沙丘和草甸生态系统蒸散量的影响最大,其次是温度,而在草甸的6-9月中下旬,蒸散量和空气相对湿度有明显的负相关关系。(3)日间沙丘和草甸净生态系统碳通量和蒸散量之间有着较为明显的一致性变化趋势的关系,夜间CO2通量和蒸散量均在较小的值波动。沙丘各个典型日的碳水通量拟合斜率大小为:6月20日>7月14 日>8月10日>9月8日,草甸各个典型日的碳水通量拟合斜率大小为:7月14日>6月20日>8月10日>9月8日,沙丘和草甸生态系统各个典型日的碳水通量间均呈明显的正相关线性关系,斜率越大则说明水分利用效率越高。沙丘和草甸各月的碳水通量间也呈正相关线性关系。生长季沙丘水分利用效率总体上低于草甸地的,这与沙丘较干旱且植被稀疏的生境有密切关系,说明对于荒漠生态系统而言,提高区域的水资源高效利用存在着极为重要的意义。