中文摘要：

在田间试验的基础上，建立土壤─植物─大气传输的多层模型，研究SPAC界面能量、水分传输和碳转化过程。在此基础上估算华北平原农田生态系统CO2和CH4通量，并进行气候变化对农田生态系统碳平衡影响的可能情景分析。 1）作物冠层内水汽、CO2通量测定方法；密闭箱法与开放箱法测定土壤CO2通量的比较。 2）华北平原农田CO2通量的响应。 3）在田间试验的基础上，建立多层土壤─植物─大气传输模型，研究SPAC界面能量、水 分和CO2传输过程，并探讨环境因素对其的影响。 4）建立农田生态系统综合模型，以碳循环为主线，模拟土壤、气候和农业措施对作物生长、土壤水热状况、碳氮动态过程、及CO2和CH4通量的影响。 5）气候变化对农田生态系统碳平衡影响的可能情景分析采用模型预测和在控制条件下实验测定的方法研究作物和土壤对大气CO2浓度和气温升高的响应。

结论摘要：

采用涡度相关法和密闭箱法对农田水热、CO2、CH4和N2O通量进行了连续三年的观测，获得一套完整的华北平原农田水热、碳通量观测的资料。研究了华北平原农田CO2、CH4和N2O通量及其对环境因子的响应，分析了华北平原农田水热通量及作物水分利用效率，并对碳通量测定的涡度相关法和密闭箱法进行了比较。采用经验模型（神经网络）对作物生长季CO2和水汽通量进行了模拟，该方法有望成为涡度相关法测定的地表水汽、CO2通量插值及时空尺度上推的新工具。采用土壤-植物-大气传输的多层模型（SHAW）模型模拟了冠层表面能量平衡，表面辐射温度，冠层叶温、气象要素和土壤温度廓线。用光合蒸腾耦合模型模拟麦田水热、CO2通量日变化，并研究了叶水势对小麦田CO2和水汽通量日变化的影响。结合SHAW模型和光合模型模拟小麦冠层水热及CO2 通量，可用于分析气候变化对农田生态系统碳平衡的可能影响。在田间试验的基础上，建立了土壤－作物－大气综合模型(ChinaAgrosys)并模拟了作物生长和水热及CO2通量。采用根际水质模型（RZWQM）模拟了冬小麦/夏玉米轮作系统下作物生长过程及环境因素对光合分配的影响。