南极是全球气候变化的敏感区,气候变暖对南极苔原温室气体的源汇过程产生了重要影响。在中国第15次南极科考期间,中科大极地环境研究室首次开展了南极苔原温室气体通量的观测,随后美国、巴西、加拿大和意大利等国也相继在南极苔原展开了温室气体的观测研究。这些研究主要侧重于宏观上的通量观测与碳氮循环的研究,对南极苔原温室气体排放的微观机理层次上的研究相对较少;另外,南极苔原温室气体通量的变化过程受多环境变量的影响,目前对南极苔原温室气体通量影响因素的研究多注重土壤和植被因子的影响,尤其忽略了紫外辐射强度、光照条件和微地形等对苔原温室气体源汇通量的影响。鉴于此,本文以南极法尔兹半岛地区作为重点研究区域,采用静态箱室和Li-8100碳通量分析仪对南极苔原温室气体通量进行了多年的野外观测,并结合室内模拟培养实验和稳定同位素分析手段,在宏观和微观层次上揭示南极苔原温室气体产生与排放特征;重点探索紫外辐射强度、光照条件和微地形因子,并结合土壤、气候、植被、动物活动和积雪覆盖等多环境变量对南极苔原温室气体通量的影响。此外,作为本文研究内容的补充和对比研究,还选取了国内升金湖自然保护区湿地作为研究区域,开展了湿地温室气体通量的空间变化规律的研究,探讨了土壤水分、水鸟活动、家禽饲养和土地利用等多环境因子对湿地温室气体通量的综合影响。主要研究内容和研究结果概括如下:（1）紫外辐射强度减弱对南极苔原温室气体通量的影响自《蒙特利尔议定书》实施以来,南极平流层臭氧开始逐渐恢复。然而极地地区很少有报道紫外辐射对苔原温室气体通量的影响。本文通过在南极法尔兹半岛苔原设计紫外辐射强度减弱的野外模拟实验,对苔原温室气体通量进行了 3年的夏季观测。结果发现:紫外辐射强度减弱显著增加苔原N₂O、CH₄和NEE通量。相对于对照观测点,紫外辐射强度减弱20%平均增加N₂O、CH₄和NEE 通量分别为 8 μg N₂O m^-2 h^-1、93 μg CH₄ m^-2 h^-1 和 76 mg CO₂ m^-2 h^-1,减弱50%平均增加它们的通量分别为17μgN₂O m^-2 h^-1、128μgCH₄m^-2 h^-1和118mg CO₂ m^-2 h^-1。三种温室气体通量与土壤温度、土壤水分、总碳、总氮、硝氮和氨氮含量之间均无显著的统计学相关性（P>0.05）。研究结果证实:紫外辐射强度变化对南极苔原温室气体通量有重要影响。在未来南极臭氧洞缩小、极区臭氧层恢复的环境背景下,忽略紫外辐射强度变化的影响,可能会低估极地苔原温室气体排放量。（2）光照对南极苔原温室气体通量的影响通过在南极苔原设计光照与黑暗对比原位观测实验,对南极苔原N₂O和CH₄通量开展了三年的野外观测研究。结果表明:在光照完全缺失条件下,N₂O和 CH₄ 平均通量分别为-4.6±1.2 μg N₂Om^-2 h^-1和 119.8±24.5 μg CH₄m^-2 h^-1,而在光照条件下,苔原观测点N₂O排放速率和CH₄吸收速率显著增加。N₂O和CH₄通量与土壤温度、土壤水分、总有机碳、总氮、硝氮和氨氮含量之间无统计学上显著相关性（P>0.05）。相对于黑暗环境,光照平均增加苔原N₂O排放通量10.3μg N₂O m^-2 h^-1和CH₄吸收通量160.3μgN₂O m^-2 h^-1。因此,光照是影响南极苔原N₂O和CH₄通量的重要因素。光照可能对苔原N₂O和CH₄净收支估算产生重要影响,排除光照的影响可能低估南极苔原N₂O排放量,但会高估CH₄排放量,该结论也适合北极苔原。（3）南极法尔兹半岛普通苔原夏季碳通量变化特征通过对南极法尔兹半岛普通苔原进行了夏季生态系统呼吸（ER）速率的测定,研究了微地形梯度、植被类型、积雪覆盖、气候因素及动物活动对苔原土壤呼吸的影响。总体而言,在高地苔原顶部平台观测到最高的ER速率(平均为91.2±10.6 mg CO₂ m^-2 h^-1),其次是中间的斜坡(平均为76.9±11.4mg CO₂m^-2 h^-1),最低值出现在较低的斜坡苔原(平均为67.3±9.5 mg CO₂ m^-2 h^-1)。每天中午观测到日最高ER速率,而最低值出现在早上6点。苔原ER速率与0-10cm平均土壤温度呈显著正相关（P<0.05）,而与土壤湿度呈显著负相关（P<0.01）。综合所有碳通量观测数据,获得了值较高的Q10（Q10=2.69）,表明南极苔原土壤呼吸具有较强的温度敏感性。苔藓覆盖的苔原ER速率(72.2±4.4 mg CO₂ m^-2 h^-1)显著高于（P<0.01）地衣覆盖的苔原区域(46.8±8.7mg CO₂ m^-2 h^-1)。没有积雪覆盖的苔原区观测到显著的CO₂释放(67.2±11.1mg CO₂ m^-2 h^-1),而积雪覆盖的苔原区ER速率很低(5.7±1.3 mg CO₂ m^-2 h^-1)。此外,企鹅聚集区观测点ER速率(201.3±31.4mgCO₂m^-2 h^-1)显著高于（P<0.01）非企鹅聚集区苔原观测点(64.0～87.1 mg CO₂ m^-2 h^-1)。研究结果表明,苔原土壤呼吸受地形梯度、土壤温度、土壤湿度、植被类型、积雪覆盖和企鹅活动等多环境变量的综合影响。（4）南极企鹅粪土 CH₄产生速率及碳同位素特征甲烷（CH₄）是一种重要的具有化学活性的温室气体。对土壤源CH₄的同位素组成的测定有助于了解其产生机理。目前CH₄同位素测量已经在全球不同类型的陆地生态系统中获得了广泛的关注。然而南极苔原土壤源CH₄同位素数据未见到相关文献报道。本文选取了四个不同类型的企鹅聚集区采集的企鹅粪土剖面,通过实验室培养实验,调查企鹅粪土潜在的CH₄产生速率及其δ¹³C值。结果表明:企鹅粪土 CH₄平均产生速率存在较大差异,变化范围为0.7～20.3 μg CH₄-Ckg^-1h^-1。在有氧或厌氧培养条件下,企鹅粪土都具有较高的CH₄产生速率,表明了企鹅聚集区是潜在的CH₄排放源。大部分企鹅粪土在厌氧培养下有较高的δ¹³C-CH₄值（-39.28%～-43.53%）,而在有氧培养下δ¹³C-CH₄值较低（-42.81%～-57.19%）。高度厌氧条件下产生的甲烷富集13C,表明厌氧条件下乙酸发酵途径可能是粪土源CH₄产生的主要途径。总体上企鹅粪土 CH₄产生速率与δ¹³C-CH₄呈显著负相关关系（厌氧培养:R2=0.41,p<0.01;有氧培养:R2=0.50,p<0.01）。企鹅粪土 CH₄产生速率与土壤总磷（TP）、氨氮（NH4+-N）含量、pH和土壤含水率（Mc）呈显著正相关,而δ¹³C-CH₄与这些环境因子呈显著负相关,表明企鹅粪的沉积增加了苔原土壤CH₄产生速率,但是降低了δ¹³C-CH₄值,企鹅粪土 CH₄排放影响了南极沿海区域大气CH₄的碳同位素组成。（5）升金湖湿地温室气体通量空间变化规律长江中下游平原（MLYP）湿地长期受人为和自然的扰动,可能导致湿地温室气体（GHG）排放的空间变异性。然而,对MLYP湿地仍然缺乏GHG通量及其影响因素的观测研究。本文以MLYP典型的温带淡水湿地-升金湖湿地（SLM）作为研究对象,开展了温室气体（CH₄,N₂O,CO₂）通量的现场观测研究,探讨了土壤水分、水鸟活动、家禽饲养和土地利用等多环境因子对湿地GHG通量的影响。结果表明,淹水湿地区CH₄排放速率比半干旱、干旱区高一个数量级,而干旱区N₂O排放和净CO₂吸收通量比淹水湿地和半干旱区高。土壤湿度是控制湿地未受干扰区CH₄、N₂O和NEE空间变异性的主要因素。多因素分析统计分析表明,与未受干扰区相比,受干扰的湿地区GHG通量的环境因素更复杂（包括土壤湿度、总有机碳、总碳、总氮、氨氮、硝氮等因素）。水鸟和家禽活动区平均CH₄通量与未受干扰区无显著统计学差异,但它们的活动显著增加了湿地N₂O排放,降低了 CO₂汇;此外家禽活动区N₂O通量最高(平均49.5±11.9 μg N₂O m^-2 h^-1)。在SLM中动物活动和动物源NO₃--N的输入显著增加湿地N₂O排放（R=0.75,P<0.001）。自然湿地转化为农田和垃圾填埋场并没有显著改变CH₄和N₂O的通量,但显著降低了 CO₂汇。对SLM和其他类似的温带湿地的GHG总量准确评估,应考虑土壤水分状况、水鸟的活动和人为活动等多因素的综合影响。