西北干旱区绿洲是我国重要的粮棉产区,但面临水资源缺乏和生态退化的威胁,对以膜下滴灌为代表的高效节水灌溉技术有强烈需求。近20年大面积推广的膜下滴灌及其导致的地下水位下降对绿洲农田和区域下垫面及水热盐碳循环过程产生了重要影响,但相关观测和研究缺乏,制约灌区水土资源的科学管理,亦导致陆面模式参数化的不确定性。依托清华大学库尔勒绿洲生态水文试验站,于2012²016年利用涡度、气室、取样等定点观测方法对绿洲典型膜下滴灌农田水热盐碳通量进行综合观测,分析通量时空变化特征及控制因素,通过碳通量分解获得碳平衡各要素,并探讨了膜下滴灌对农田固碳潜力和碳水耦合的影响。覆膜将农田分为膜下和膜间,增加了下垫面和各通量的空间变异性。覆膜增大了下垫面反射率,降低了土壤热通量,是能量不闭合的重要原因。覆膜减少了棵间蒸发,使得灌溉和降水量的近70%消耗于蒸散发,提高了田间水利用系数。通过闭合农田水量平衡得到深层水分交换量,随着地下水位下降苗期和收获期深层水分交换量减弱,土壤含盐量逐渐减小,在地下水位埋深3.5 m时,膜下滴灌结合冬春灌既可以抑制盐分升高又不对自然植被需水造成危害。覆膜和不覆膜滴灌农田土壤呼吸对比试验表明,膜间、播种孔和薄膜都是土壤中CO₂排放的重要路径;土壤水分是土壤呼吸的主要控制因素;覆膜促进还是抑制土壤呼吸受到生育期内降水量的影响,在干旱区促进而在湿润区抑制土壤呼吸。通过对土壤和冠层净碳通量分解,获得了农田碳平衡收支情况,当考虑作物收获时净生物圈生产力NBP为67.12 g C m^-2,表明该农田为较弱的碳源,是因为膜下滴灌促进了呼吸作用,使得生态系统呼吸R_eco占到总初级生产力GPP的93%,导致固碳潜力减弱,土壤有机碳含量下降。叶片、植株和冠层尺度碳水耦合特征表明,叶片尺度和冠层尺度水分利用效率均小于不覆膜农田,是因为膜下滴灌提高了农田的蒸散发量。总的来说,膜下滴灌提高了土壤温湿度条件,抑制了土壤蒸发返盐,增加了干物质量;但增强了土壤呼吸、减弱了固碳潜力;提高了蒸散发量,降低了作物水分利用效率。本研究弥补了绿洲典型膜下滴灌农田通量综合观测和系统分析的不足,揭示了膜下滴灌农田水热盐碳通量时空变化规律、固碳潜力和碳水耦合特征,以上研究成果对于气候变化条件下陆面模式参数化以及农田水和碳管理有重要参考价值。