加气灌溉技术是为了缓解长时间滴灌导致的根系缺氧问题而研究的农业灌溉新技术,目前加气灌溉已被证实有效改善了土壤通气性,并且增加作物产量、品质、水分利用效率等,且较多研究揭示了水、肥、气单因子或两因子耦合条件下农田土壤CO₂、N₂O和CH₄排放特征,但目前关于加气条件下水肥耦合的农田生态效应并不明确。本研究以番茄为供试作物,加气条件下设低、中、高三个灌水水平（0.6 W、0.8 W和1.0W,W代表充分灌水时的灌水量）和低、中、高(120、180和240 kg·hm^-2)3个施氮水平,不加气充分灌溉为对照处理,共12个处理。研究了温室番茄地土壤CO₂、N₂O和CH₄的动态变化特征,土壤环境因子（土壤温度、水分、土壤硝态氮含量、土壤氧气含量和微生物数量）、番茄生物量产量、品质、水肥利用指标（灌溉水分利用效率和氮肥利用效率）的变化特征,探讨了加气灌溉水肥耦合技术在西北半湿润易旱区温室番茄地的适用性,从增产优质减排角度提出加气灌溉水肥耦合条件下的技术参数组合。主要结论如下:（1）灌水、施氮和加气均引起土壤CO₂排放增加。高水处理土壤CO₂累积排放量较中水和低水处理分别增加了7.1%和10.3%,高氮处理的CO₂累积排放量较中氮和低氮处理增加3.1%和9.7%,加气处理较不加气处理CO₂累积排放量增加6.5%。番茄生长季中,灌水、施氮和加气均引起土壤N₂O排放增加,高水处理土壤N₂O累积排放量较中水和低水处理分别增加了19.4%和55.7%,高氮处理的N₂O累积排放量较中氮和低氮处理增加12.8%和42.6%,加气处理较不加气处理N₂O累积排放量增加11.2%。番茄生长季中,灌水和施氮引起土壤CH₄排放增加,加气引起土壤CH₄排放增加。高水处理土壤CH₄累积排放量较中水和低水处理分别增加了7.8%和18.3%,高氮处理的CH₄累积排放量较中氮和低氮处理增加24.3%和35.0%,加气处理较不加气处理CH₄累积排放量增加124%。（2）随灌水量增加,土壤充水孔隙度、硝化细菌数量、反硝化细菌数量增加,IWUE降低,氮肥利用效率增大。随施氮量增加,土壤温度、氧气含量、NO₃^--N质量分数、硝化细菌数量和反硝化细菌数量增加,IWUE增加,氮肥利用效率降低。加气较不加气处理氧气含量、NO₃^--N质量分数和硝化细菌数量增大,IWUE增加,氮肥利用效率显著增加。（3）温室番茄地土壤CO₂、N₂O、CH₄均呈现波动性季节变化。土壤水分、温度和氧气含量是影响温室番茄地土壤CO₂排放的主控因素;土壤水分、温度、NO₃^--N含量和氧气含量是影响土壤N₂O排放的主控因素;土壤水分、温度和NO₃^--N含量是影响土壤CH₄排放的主控因素。（4）加气条件下水肥耦合滴灌下灌水量、施氮量的增大和加气增加了番茄产量、果实品质和干物质积累。高水处理番茄产量较中水和低水处理分别增加了14.9%和29.9%,高氮处理的番茄产量较中氮和低氮处理增加9.6%和27.0%,加气处理较不加气处理番茄产量增加10.9%。综合考虑产量、CO₂、N₂O、CH₄累积排放量、番茄品质等指标,采用熵权法综合评价,本研究推荐加气高氮充分灌溉处理（W3F3O）为较优的灌溉方案,可为设施菜地的节水增产减排提供参考。